Loading

Биоразлагаемый компьютерный чип сделан из дерева

Создано 02.06.2015 22:09
Автор: Natali

Биоразлагаемый компьютерный чип сделан из дерева. Facepla.net последние новости экологии

Портативная электроника – произведенная обычно из невозобновляемых, не поддающихся биохимическому разложению и потенциально токсичных материалов – оказываются на свалке с угрожающей скоростью в погоне потребителей за следующим лучшим электронным гаджетом.

В стремлении уменьшить нагрузку электронных приборов на окружающую среду, команда исследователей из Висконсинского университета в Мадисоне в сотрудничестве с исследователями из Министерства сельского хозяйства и Лабораторией лесного хозяйства США (FPL) разработали удивительное решение: полупроводниковый чип, произведенный почти полностью из дерева.

Исследовательская группа во главе с профессором электроники и вычислительной техники из Висконсинского Университета Дженгианг Ма (Zhenqiang Ma), описала новое устройство в статье для журнала Nature Communications. Бумага демонстрирует качества, благодаря которым она может заменить кремний в подложке или несущем слое компьютерного чипа, с помощью целлюлозного нановолокна (CNF), гибкого, биоразлагаемого материала, изготовленного из дерева.

«Большая часть материала в чипе это подложка. Мы используем только менее, чем пару микрометров для всего остального», объясняет Ма. «Сейчас наши чипы настолько безопасны, что вы можете оставить их в лесу и на них появится грибок. Они становятся безопасными в качестве удобрения».

Чжиюн Кай (Zhiyong Cai), проектный лидер группы инженерных научных исследований в области композитных материалов в FPL, разрабатывал устойчивые наноматериалы с 2009 года.

«Если взять большое дерево и разобрать его до отдельного волокна, наиболее распространенным продуктом является бумага. Размерность слоя определяется микронами», говорит Кай. «Но что, если бы мы могли бы разобрать его дальше на наноуровне? На этом уровне вы можете сделать из этого материала очень прочную и прозрачную бумагу из целлюлозного нановолокна».

Работая с Шаогин Гун (Shaoqin Gong), профессором биомедицинской инженерии, группа Кая воспользовалась древесными материалами для прохождения двух ключевых барьеров в электронных устройствах: гладкость поверхности и тепловое расширение.

«Древесина естественный гигроскопический материал и может поглощать влагу из воздуха и расширяться», говорит Кай. «Используя эпоксидное покрытие на поверхности целлюлозного нановолокна, мы решили сразу две проблемы: гладкость поверхности и защиту от влаги».

«Преимущество целлюлозного нановолокна над другими полимерами заключается в том, что это материал на биологической основе, а большинство других полимеров на основе нефти. Биоматериалы устойчивы, биосовместимыми и биоразлагаемы», говорит Гун. «А, по сравнению с другими полимерами, целлюлозное нановолокно на самом деле имеет относительно низкий коэффициент теплового расширения».

Работа группы также демонстрирует более экологически чистый процесс, который показал такую же производительность, как и у существующих чипов. Большинство сегодняшних беспроводных устройств используют СВЧ микросхемы на основе арсенида галлия из-за их превосходной высокочастотный работы и возможностей в плане коммутируемой мощности. Тем не менее, арсенид галлия может быть экологически токсичен, особенно, накапливаясь в больших количествах в отходах беспроводной электроники.

Квей Хван Чжун (Yei Hwan Jung,), аспирант в области электротехники и вычислительной техники, а также соавтор исследования, говорит, что новый процесс значительно снижает использование такого дорогого и потенциально токсичного материала.

«Я сделал 1500 транзисторов на основе арсенида галлия для чипов размером 5х6 миллиметров. Обычно для микроволновых чипов таких размеров используется от 8 до 40 транзисторов. Остальная часть области только пустует», объясняет он. «Мы берем наш дизайн и ставим его на целлюлозное нановолокно, используя детерминированный метод сборки, затем мы можем использовать это там, где хотим, и сделать полностью рабочую схему, которая по функциональности будет сравнима с существующими чипами».

В то время как способность к биологическому разложению этих материалов не будет иметь отрицательного влияния на окружающую среду, Дженгианг Ма считает, что гибкость технологии может привести к широкому распространению этих электронных чипов.

Facepla.net по материалам: news.wisc.edu

Author: Natali

Комментарии: