樹葉上的CNF電腦芯片(圖片來源:Yei Hwan Jung,威斯康星納米工程設備實驗室)
可降解的電腦芯片聽起來像是天方夜譚,但有一種全新的芯片恰恰希望達到這一目的。科學家希望能將這種芯片應用于手機和平板電腦等電子設備——全世界每年產生的電子垃圾多達數百萬噸,倘若這種創新能夠實現,就有助于改善這種現狀。
美國威斯康星大學麥迪遜分校和美國農業部林產品實驗室的研究人員已經組建了一個團隊,專門利用木材提取物制作新的芯片。我們已經使用木纖維制作可以回收利用的紙張。通過將這些纖維分解成納米材料,研究人員便可制作出由纖維素納米纖絲(CNF)組成的可降解柔性“紙張”。
CNF的厚度僅為200微米,完全可以為無線設備的微波芯片中使用的基片提供環保替代方案。為了確保芯片部分能夠與新的基片結合在一起,CNF需要具備光滑的表面。而由于木頭會吸潮并膨脹,所以該團隊還增加了環氧涂層,既可以解決這一問題,又不會犧牲生物降解能力。
“芯片中的絕大多數材料都是支撐物,其他東西只有幾微米。”該研究團隊負責人、威斯康星大學麥迪遜分校電氣和電腦工程教授Zhenquiang Ma說。
為了完成這一計劃,Zhenquiang Ma的團隊在臨時基片上制作了芯片的電子元件,然后使用“橡皮章法”(rubber-stamping,通常用于柔性電子元件)將這些部分轉移到CNF上。測試結果顯示,這些新型芯片與手機和平板電腦中常用的無線通訊芯片效果相似。另外,這種方式還降低了半導體材料的使用量,有望降低芯片開發成本。
測試還表明,這種芯片是可降解的,最終能夠融入土地。“現在,芯片變得非常安全,可以直接扔進森林,真菌會逐步將其降解。”Zhenquiang Ma說,“它們變得跟肥料一樣安全。”