Главная › Новости

Биоразлагаемый компьютерный чип на основе нановолокон целлюлозы создан учеными из США.

Опубликовано: 16.10.2018

При производстве портативных электронных устройств используются невозобновляемые материалы, которые не поддаются биохимическому разложению и являются токсичными. Электронные гаджеты быстро устаревают и выбрасываются на свалки, что является серьезной проблемой.

Решить ее может изобретение, сделанное командой исследователей из Висконсинского университета совместно с сотрудниками Лаборатории лесного хозяйства США и исследователями Министерства сельского хозяйства: чип, который почти полностью состоит из дерева. Новое устройство описано в статье для Nature Communications. Бумага обладает рядом свойств, которые позволяют заменить ею кремний, используемый для подложки или несущего слоя компьютерного чипа. А конкретнее – нановолокна целлюлозы, получаемые из дерева – материал гибкий и биоразлагаемый.

«При изготовлении чипов большая часть материала требуется для подложки. Для всего остального необходимы лишь несколько микрометров», как обьяснил Дженгианг Ма, возглавлявший исследовательскую группу. «Созданный чип является полностью безопасным. Если его оставить в лесу, на нем тут же вырастет грибок.»

Такие устойчивые наноматериалы разрабатываются с 2009 года группой ученых, занимающихся исследованиями в области композитных материалов в FPL. Лидер группы, Чжиюн Кай, рассказал о своих разработках: «Из древесных волокон изготавливают преимущественно бумагу. При этом размеры одного слоя находятся в пределах нескольких микронов. Если дальше разделить волокно, на следующем наноуровне мы получаем целлюлозное нановолокно, из которого можно получить прозрачную, очень прочную бумагу».

Чтобы деревянный чип стал реальностью, необходимо было преодолеть две ключевые проблемы электронных устройств: защита от влаги и гладкость поверхности. Древесина способна расширяться, поглощая влагу из воздуха. Покрыв поверхность целлюлозного нановолокна эпоксидным покрытием, ученые решили две эти проблемы одновременно.

Нановолокно целлюлозы обладает огромным преимуществом перед другими полимерами, создаваемыми из нефти: это биосовместимый, биоразлагаемый и устойчивый материал. К тому же, по сравнению с другими полимерами оно имеет довольно низкий коэффициент теплового расширения.

Производительность созданного чипа не уступает аналогичной у существующих уже чипов. Но эти чипы являются экологически чистыми, в отличие от СВЧ микросхем на основе арсенида галлия, который может быть токсичен, особенно в больших количествах отходов беспроводной электроники.

Поскольку новые чипы на основе целлюлозы по функциональности сравнимы с уже существующими и при этом способны к биологическому разложению, не загрязняя окружающую среду, новая технология является очень перспективной.