可降解電子產品不是夢木質基板環保芯片問世

　　木頭是最常見的材料之一，幾乎無所不在。不久之后，你的電腦便可能擁有一個“木頭心”——木質基板電腦芯片。在美國威斯康星大學和美國農業部林產品實驗室的共同努力下，木頭成為最新并且最前衛的半導體材料，同時也是第一種能夠讓便攜式電子產品像廁紙一樣用過即棄，不必擔心污染環境的半導體材料。借助于這種新材料，他們研制出新型環保芯片。

　　當前的消費者環保意識更強，不僅要求電子產品的運算速度更快，個頭更苗條纖細，同時還希望產品能夠實現生物降解，報廢之后可直接扔進垃圾箱。從這個角度說，木頭可能是再合適不過的材料。

　　威斯康星大學和林產品實驗室的研究人員研制的木質半導體能夠生物降解，充當環境中的植物肥料。在最新一期《自然·通訊》雜志上，他們描述了這種半導體。威斯康星大學的研究小組由電氣工程學教授馬振強（Zhenqiang Ma，音譯）帶隊。他們指出手機和其他便攜式電子產品的平均使用壽命在18個月左右。據電子產品回收聯盟估計，全球每年產生的電子垃圾多達5000萬噸，大部分垃圾都含有貴金屬以及鉛、鎘和鈹等危險的污染物。據他們估計，每天被扔進垃圾箱的電腦在14.2萬臺左右。

　　傳統芯片的構造本身就是一種“浪費”。馬振強和他的研究小組在論文中指出：“在一個典型的半導體電子芯片上，有源區構成頂部的薄層，只是整個芯片中很少的一部分。底部的基板支撐芯片，在所用半導體材料中的比重超過99%。在用于無線功能的微波芯片上，除了基板是一大浪費外，芯片側部也只有很少的一部分用于所需的有源晶體管/二極管，余下的用于搭載其他無源組件。”

　　新型環保芯片采用纖維素納米纖絲（以下簡稱CNF）基板。纖維素是絕大多數綠色植物細胞壁的重要結構組件，納米級纖維素擁有的特性與塑料最為接近。此外，纖維素還是地球上數量最豐富的有機聚合物。木制紙可以分解到微米級纖維的程度，CNF本質上是這一過程的延續，從微米級分解到納米級。CNF紙超級堅固并且透明，是一種理想的電子元件基板。此外，這種半導體材料在很多方面的性能也超過此前研發的生物半導體材料，包括相對于當前的人工合成先進電子元件材料的性能，抗水性以及抵御其他潛在溶劑的性能。

　　研究論文合著者蔡智勇（Zhiyong Cai，音譯）在威斯康星大學的一份聲明中指出：“你不希望基板過度膨脹或萎縮。木頭是一種天然的吸濕材料，吸收空氣中的水份后膨脹。在對CNF表面進行環氧涂層處理后，我們解決了表面光滑度和防潮問題。”

　　作為實驗的一部分，研究小組還對CNF的生物可降解性進行測試，證明確定的真菌“喜好”這種材料。馬振強和他的同事指出：“我們成功利用性能與硬性材料相當的柔軟CNF紙制造重要電子元件，同時還證明CNF基電子元件可以被真菌降解。這一研究成果說明利用生態友好型材料制造柔軟電子元件的可能性是存在的。”