综合

可生物分解电子登场

2019-08-15 16:28:15来源:励志吧0次阅读

  OFweek 现今,我们的垃圾掩埋场被人们丢弃的矽基板(Silicon Substrates)电子设备废弃物所填满,这些电子废弃物如果留在各自的密封塑胶盒中,经过几十年甚至更长的时间都无法自然分解......

  位于加州奥克兰(Oakland, Calif.)的电子回收联盟(The Electronics TakeBack Coalition,ETBC)估计每年被丢弃的旧智能(Smartphone)、个人电脑、电视和其他以矽材制成的装置高达5,500万吨,其中只有大约14%被回收。但是,若能像美国威斯康辛大学麦迪逊分校(University of Wisconsin-Madison)的研究人员有自己的一套方式处理这些电子废弃物,矽材制造的设备将可在短短几星期时间内,在垃圾掩埋场环境中生物分解。一个附加的优点是,纤维素纳米原纤化纤维(Cellulose Nano-fibrillated Fiber,CNF)基板是透明的,且可灵活处理几乎所有高速( 00M~ 00GHz)矽电子,或是传送过来的射频(RF)电路。

  根据威斯康辛大学麦迪逊分校教授Zhenqiang(Jack)Ma的研究,将单晶矽(Single-crystal Silicon)电路转移到CNF基板后,这样的产品和原始矽基板的智能或其他类似电子装置,将有相同的正常生命周期。

  我们的可生物分解电晶体的使用寿命和正规电晶体是没有差异的,只要生物分解电晶体不要被丢入并接触到同时有真菌和水分的环境,就不会分解。 Ma教授这样告诉EE Times, 此外,可生物分解电晶体的效能也相同,这是因为我们的电晶体也是用单晶矽制造而来,没有任何差别。

  美中不足的是,必须说服制造商增加Ma教授的从天然基板而来的矽电路的纳米薄膜制程,以及将其沉积在CNF基板上 绝非易事。对许多以 绿色 环保为优先的业者来说,这额外的费用将是值得的,但是对造商来说这也许一个难以对客户推展的部分,因为客户经常把电池及含有有毒化学品的其他设备扔进垃圾桶。

  一个排列在CNF基板的单晶电晶体阵列,将可在垃圾掩埋场中进行生物分解。

  (图片来源:威斯康辛大学麦迪逊分校,2015/07)

  Ma教授告诉我们: 我真的很想把这个应用推展到包括智能的多种装置,但这需要时间,也已经说了好几年了!要让现有的产业很快采用我们的技术也许是不可能的,因为他们可透过当前的方式赚取更多的利润,除非环保的压力变大。然而现阶段,政府也不会因为业者或消费者采用环保材质制造的装置提供任何的奖励。

  美国环保局(Environmental Protection Agency,EPA)报告指出,每年有超过1亿5,200万台行动装置被丢弃,其中只有10%被回收,尽管如此,EPA依旧缺乏动力与积极性迫使制造商采用新的CNF基板。不过这毕竟只是解决问题的一部分,塑料外壳和使用有毒化学品的装置依然会进入垃圾掩埋场。

  三个星期内,基于矽电晶体的基板装置开始在存在水分与天然真菌的环境下生物分解

  (图片来源:威斯康辛大学麦迪逊分校,2015/07)

  根据Ma教授的研究,CNF基板可以从木材纤维中发现的纤维素,以廉价的方式制造而成,其也具较低的膨胀系数,以便矽纳米薄膜可轻易透过一个简单的贴合制程,转移到CNF基板。实验也显示,介于4.9G~10.6GHz频率的生物分解电晶体效能将优于沉积在可挠曲基板上的薄膜电晶体。

  可以在美国物理研究所(America Institute of Physics,AIP)发行的应用物理快报(Applied Physics Letters)免费取得更详细的资讯,报告的标题是 在纤维素纳米原纤化纤维上的微波弹性电晶体(Microwave Flexible Transistors on Cellulose Nanofibrillated Fiber Substrates) ,作者群为威斯康辛大学麦迪逊分校的Zhenqiang Ma、Jung-Hun Seo、Jaeseong Lee、Tzu-Hsuan Chang与Shaoqin Gong,以及美国农业部林产实验室威斯康辛州麦迪逊分部的Ronald Sabo与Zhiyong Cai,以及位在阿灵顿(Arlington)德州大学(University of Texas)的Weidong Zhou。

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