2015年9月10日 星期四

讓電子產品更環保,木質纖維晶片即將問市

讓電子產品更環保,木質纖維晶片即將問市

編譯 鄭舒允編輯 朵瑞絲柚柚、張瑞玶

資訊科技的發達,人類正以驚人的速度製造大量的電器垃圾。這些行動裝置或是電子產品,其中的零件大多是無法被重複利用、無法被生物分解,甚至危害環境的有毒材料。 為了降低電子產品對環境的負擔,科學家以木材為原料,研發出可以被生物分解的導體晶片!
圖:木質纖維晶片


本篇研究榮登 Nature Communications 期刊。馬振強教授(Zhenqiang “Jack” Ma)所帶領的研究團隊,以木質奈米纖維絲(cellulose nanofibril, CNF),作為晶片的主要材料。與傳統半導體的電腦晶片相比,新一代的晶片,具有可塑性與可被生物分解的特性。希望未來能減少行動裝置等電子產品,這類對環境不友善的半導體廢棄物。


馬教授表示:「使用木質奈米纖維作為晶片的結構主體,其厚度遠小於幾微米。我們的晶片對環境很友善,如果把它丟在在森林裡,這種晶片能被微生物分解,轉化作植物生長的肥料。」


計畫主持人蔡志勇表示:一張紙的纖維厚度是百萬分之一微米(µm, 10-6),若能將厚度降低到十億分之一(10-9),這將是非常具有應用價值的纖維材料。


木質奈米纖維絲CNF就像一張奈米厚度的紙,具有吸收濕氣和延展性。在製作晶片的過程中,必須在CNF外層多包裹一層人工樹脂,避免過度吸收濕氣而皺縮。此外,CNF是生物性材料,比起石化材料,生物性材料具有永續性、生物兼容性與生物分解性的優勢;此外,CNF的熱延展係數也較低。


目前大部分電子裝置內的晶片,都是以砷化鎵(註1)為基礎製成的晶片,一旦這些裝置被丟棄後,晶片中的砷化鎵變成為環境污染的來源之一。環保晶片能大幅度降低對環境有害材料的使用量。與傳統晶片生產系統相比較,新的晶片製成方式,在5乘6平方公尺的晶片上,可以生產出1500個亞砷酸鎵電晶體,而傳統系統只能生產8~40個。

除了具有生物分解特性之外,木質奈米纖維絲的可塑性更可廣泛應用於不同的電子晶片中。

馬教授認為:現在半導體產業大多以大量生產、降低成本作為生產策略。但產業其實需要時間,適應新的設計與研究,可塑性半導體將會是未來的發展趨勢。


註1:砷化鎵(化學式:GaAs):是鎵和砷兩種元素所合成的化合物,也是重要的IIA族、VA族化合物半導體材料,用來製作微波積體電路、紅外線發光二極體、半導體雷射器和太陽電池等元件。


資料來源:每日科學 May 26, 2015  New kind of wood chip: Biodegradable computer chips made from wood