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减少电子垃圾进行时:科学家研发木质环保芯片-科技频道-金鱼财经网

[2021-02-22 14:36:08] 来源: 编辑:wangjia 点击量:
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导读: 美国威斯康辛大学麦迪逊分校与美国农业部林产实验所所的研究人员携手合作,在木质的基板上制作出数字与微波频率芯片。 目前的电子产品制造经常采用极其宝贵、取之不易甚至是有毒性的物质,这些产品在使用多年后经

美国威斯康辛大学麦迪逊分校与美国农业部林产实验所所的研究人员携手合作,在木质的基板上制作出数字与微波频率芯片。

目前的电子产品制造经常采用极其宝贵、取之不易甚至是有毒性的物质,这些产品在使用多年后经常丢弃在垃圾掩埋场,造成环境负担。因此,两组研究人员们共同合作,期望创造出高度可生物降解以及仅有最小量有毒物质的电路,从而缓解电子装置造成环境负担的可能性。

该 研究小组是由威斯康星大学麦迪逊分校电子与计算机工程系教授Zhenqiang (Jack) Ma所主导,并于最新一期的《自然通讯》(Nature Communications)中解释了木质IC的研究。该论文中提到研究员们在可转移的纤维素纳米纤维(CNF)薄膜上制造砷化镓微波组件。这些异质的 双极接面晶体管(HBT)表现出37.5GHz的截止频率以及6.9GHz的最大振荡频率。最大频率(fmax)相对较低是由于HBT的非自校准结构。

同样地,该研究小组也在CNF基板上制造出NOR、NAND与逆变器闸极,以及硅晶全加器电路。该全加器可在高达5kHz的频率频率时作业。

“芯片中的大部份材料都是支持作用。我们只用了不到几微米的材料,”Ma表示,“这种芯片十分安全,你可以把它放在森林中,让菌类来进行分解,这就像肥料一样的安全。”

林 产实验所工程复合材料科学研究组计划负责人Zhiyong Cai从2009年以来就一直致力于开发可持续的纳米材料。CNF的制作是将木质纤维分解至纳米级,使其能够形成一种强力且透明的纸。Cai与威斯康辛大 学麦迪逊分校生物医学工程教授Shaoqin (Sarah) Gong合作,解决了在电子环境下使用木质衍生材料的两个主要障碍:表面光滑度与热膨胀。

“你并不希望它过度膨胀或缩小,而木材是一种天然的吸湿性材料,可吸收空气中的水份后膨胀。”此外,Cai说:“藉由CNF表面覆盖环氧树脂涂层,我们解决了表面光滑度与防潮的问题。”

然而,研究人员也了解,由于现有的制造基础设施、数十亿美元的经济规模,再加上晶圆厂,为基于硅的芯片生产打造了巨大的成本优势。因此,利用CNF基板的途径还需要很长的时间才能克服种种挑战,除非还有其他原因,例如它更具环保或灵活性,才足以吸引更多的应用。

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