211service.com
Ett biologiskt nedbrytbart datorchip som fungerar förvånansvärt bra
Biologiskt nedbrytbara, träbaserade datorchips kan prestera lika bra som chips som vanligtvis används för trådlös kommunikation, enligt ny forskning.
Elektroniska komponenter gjorda av galliumarsenid sitter ovanpå en yta gjord av nanocellulosa, som är gjord av trä.
Uppfinnarna hävdar att de nya chipsen kan hjälpa till att lösa det globala problemet med att snabbt ackumulera elektroniskt avfall, varav en del innehåller potentiellt giftiga material. Resultaten visar också att ett genomskinligt, trähärlett material som kallas nanocellulosapapper är ett attraktivt alternativ till plast som yta för flexibel elektronik.
Vid konventionell chiptillverkning tillverkas elektroniska komponenter som transistorer på ytan av en styv skiva gjord av ett halvledande material såsom kisel. Forskare vid University of Wisconsin, under ledning av Zhenqiang (Jack) Ma , en professor i el- och datorteknik, tillverkade de elektroniska komponenterna på liknande sätt men använde sedan en gummistämpel för att lyfta dem från skivan och överföra dem till en ny yta gjord av nanocellulosa. Detta minskade mängden halvledande material som användes med en faktor på upp till 5 000, utan att ge avkall på prestanda.
I två senaste demonstrationer visade Ma och hans kollegor att de kan använda nanocellulosa som stödskikt för radiofrekvenskretsar som presterar jämförbart med de som vanligtvis används i smartphones och surfplattor. De visade också att dessa chips kan brytas ner av en vanlig svamp.
Den stora majoriteten av det halvledande materialet i dagens chips utgör stödskiktet, och de aktiva elektroniska komponenterna representerar bara en mycket liten bråkdel. Det här är ett dyrt avfall, säger Ma, och när det gäller vissa material kan det leda till farliga föroreningar när en apparat slängs ut.
På senare år har forskare visat att nanocellulosa, som tillverkas genom att bryta träfibrer ner till nanoskala, kan vara ett livskraftigt stödmaterial för en mängd olika elektroniska enheter, inklusive solceller. De senaste demonstrationerna är dock de första som avslöjar egenskaper som gör materialet lovande för användning i effektiva, högpresterande radiofrekvenskretsar, säger Ma.
Mamma säger att chips som de som hans grupp gjorde är redo för kommersialisering. Men han tror att det sannolikt kommer att kräva ett ökat miljötryck, eller en ökning av priset på sällsynta halvledarmaterial som gallium, för den vanliga elektronikindustrin att ändra sin nuvarande praxis och överväga att tillverka spån av trä.
Tekniker för att tillverka enheter som de Ma och hans kollegor har gjort blir mer etablerade inom elektronikindustrin, säger John Rogers , professor i materialvetenskap vid University of Illinois i Urbana-Champaign. Rogers utvecklade ursprungligen metoden Ma's group använde för att överföra små mängder halvledande material från en stor wafer till nanocellulosaytan.
Militären är mycket intresserad av transientelektronik som skulle försämras på något sätt för att förhindra att känslig elektronik hamnar i händerna på motståndare, säger Rogers. Men den kanske viktigaste aspekten av Mas senaste demonstrationer är den potentiella miljöfördelen, säger han. Enheter av alla former och storlekar som kan kommunicera trådlöst sprider sig snabbt, och denna trend visar inga tecken på att avta. Människor uppgraderar sina enheter ofta, och föråldrade enheter slängs ofta ut. Vad händer med alla dessa avfallsströmmar? Jag tycker att det är en ganska berättigad fråga att ställa, säger han.