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兵在掌上阅 亮剑弹指间

可生物降解的电子基板


■曾建伟 刘建雄 杜继峰

传统电子基板示意图。资料图片

电影中经常会出现这样一些“存在”,他们以生物器官代替机械、模拟机械功能,用专业术语可称之为“生物机械”。近日,奥地利科学家开发了一种类似于“生物机械”领域的材料——灵芝表皮。他们独辟蹊径地将其运用到计算机芯片基板领域,尝试着用生物材料代替电子零部件。

打开电子产品的后盖,你会发现一块刻着密密麻麻电路和导电金属的绿色覆铜板,这就是基板。基板是芯片不可或缺的一部分,它不仅承载了芯片的所有“硬件”设施,也为芯片工作正常运转提供了依托平台。当前,大多数芯片基板均为塑料聚合物制成。由于塑料聚合物难降解、价值低,多为“一次性用品”,在使用寿命将尽时便被丢弃。据有关数据统计,每年全世界产生的电子垃圾就高达5000万吨。

为解决这一难题,研究人员以生物材料为突破口,寻求新的可能性。

亮盖灵芝是一种生长在腐烂木材上的真菌。它在生长过程中会形成一层表皮,以保护根部免受外来细菌和其他真菌的感染。研究团队发现,亮盖灵芝的表皮十分轻薄柔韧,且绝缘性能良好。此外,这种表皮还可承受200℃高温。如果远离湿气和紫外线,它能实现长时间保存。最重要的是,将其置于土壤中,两周便可实现“生物降解”……该真菌表皮的种种特征,似乎都昭示着研究人员找到了绝佳的材料。

研究团队通过在亮盖灵芝的表皮上构建金属电路来验证他们的设想。实验结果证明,表皮的性能与标准塑料聚合物相当,韧性极强,在经过2000多次反复弯曲后仍能工作。他们随后开发出的以灵芝表皮为材料的基板,目前可应用于使用时间不长的电子产品,如可穿戴传感器或无线电标签等。此外,该材料也可用作一些低功耗设备的基础电池。

虽然灵芝表皮被证明有能力取代现有塑料聚合物电子基板,以实现可回收、环保性目的,但也有科学家指出,灵芝具有一定的稀缺性,药用价值与经济价值注定了其“身价不菲”。因此,该材料广泛应用的前景如何,还需技术的进一步完善与突破。

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