科學家用木頭造出芯片 能夠被迅速降解
2015-06-14 06:47:37 N
威斯康星大學麥迪遜分校電子和計算機工程系教授馬振強說他是在2007年的一次午餐休息時間決定從事這項研究的，當時他在一份行業刊物上看到，每年廢棄的電子產品都堆積如山。
美國環境保護局估計，在2010年，美國人手上有1.52億件移動電子產品準備作報廢處理。很少電子產品會被回收，雖然很多還能用。
這些電子產品的核心是半導體芯片。硅是制造半導體芯片的傳統材料——所有才有了硅谷這個名稱。最近，砷化鎵芯片也被廣泛采用，砷化鎵的特性使其成為了制造手機芯片的理想材料。
馬振強說這兩種芯片都引起了環境問題：生產芯片所需的純化硅十分耗費能源，而砷化鎵芯片含有毒物質，難以回收。
馬振強希望能找到更環保的芯片原材料，以減輕環境負擔。為此，他跟威斯康星大學的同事和美國農業部林產品實驗室的科學家進行了合作。
計算機芯片中起作用的通常只是薄薄的頂層，其余的基片部分只是起支撐作用，雖然基片也含有某些特性。
研究人員最后用紙——確切來說，是纖維素納米纖維（CNF）紙——造出了芯片基片，而這些紙完全是用木頭做成的。科學家稱這些CNF基片——也稱為晶圓——具有制造芯片所需的強度、導熱性和電氣特性。
與 馬振強教授合作的美國農業部林產品實驗室的蔡智勇從2009年就開始研發可持續的納米材料。他說：“如果將一棵大樹分解成纖維，所制成的最常見產品就是 紙。而這些纖維的尺寸在微米級，那如果我們可以將它們進一步分解到納米級又會怎樣呢？在這個水平就可以制造出這種透明且非常牢固的纖維素納米纖維紙。”
蔡 智勇的團隊解決了兩個利用木制材料制造電子產品的主要障礙，那就是表面的光滑度和膨脹問題。蔡智勇說：“我們不希望它膨脹或收縮得太厲害，木頭是天然的吸 水性材料，可能吸收空氣中的水分而膨脹。通過在纖維素納米纖維表面覆蓋上環氧樹脂涂層，就解決了表面光滑度和防水問題。”
馬振強說：“CNF紙是透明的，這種特性也許在將來某一天會派上用場，比如用于顯示信息或其它目的。
在此之前實驗的可生物降解芯片據說性能有限。但是在馬振強和由龔紹琴（音譯）領導的威斯康星大學生物醫學工程團隊在實驗中發現，這些CNF芯片的性能跟傳統芯片無異。
這些芯片的大部分是可生物降解的。在測試中，這些芯片會被常見的真菌迅速降解，甚至在涂上了環氧樹脂之后，這些芯片的重量會在28天之內減少10%。馬振強說這些涂層最終也會被降解。
這些CNF芯片還是會使用薄薄的一層砷化鎵，但含量只是傳統芯片的3000至5000分之一。馬振強說：“目前大規模生產半導體的成本非常低，產業要適應我們的設計可能需要一定時間，不過將來的電子產品都會具有柔韌性，我們走在了技術發展的前沿。”
