Čipy založené na “papírovém” substrátu

4. červen 2015

Pracovníci Wisconsinské univerzity v Madisonu společně s výzkumníky laboratoře amerického ministerstva zemědělství vyvinuli elektronické polovodičové čipy, založené na papíru podobném substrátu z celulózových nanovláken.

Motivem jejich práce byla snaha snížit podíl neodstranitelného elektronického odpadu, který se každoročně ocitá na skládkách po celém světě. V současnosti takhle končí asi 70% všeho elektronického odpadu, přičemž podkladový substrát čipů není rozložitelný přirozenou cestou - bývá totiž také složen z anorganických polovodičových materiálů, leckdy toxických. Oproti tomu substrát tvořený celulózovými nanovlákny, který lze vyrobit ze dřeva a podobá se papíru, se rozloží podobně rychle jako jiné podobné rostlinné materiály – postarají se o to při dostatečné vlhkosti bakterie, houby a plísně.

Ekologické, levné, funkční

Podle článku v časopisu Nature Communications, v němž vědci uveřejnili své výsledky, mohou být čipy na bázi celulózových nanovláken dokonce podstatně levnější než dnešní čipy s anorganickými substráty. Hlavním důvodem je významná úspora polovodičových materiálů. Pro zajímavost, celulózová nanovlákna jsou ještě menší než vlákna v běžném papíru, která mají rozměry mikrometrů.

Výsledný substrát CNF (cellulose nanofibril) je v podstatě také papírem, který je navíc vyztužen pryskyřicí. Ta činí jeho povrch hladkým a brání substrátu v roztahování působením tepla. Substrát je průhledný, pevný a pružný a má navíc potřebné vlastnosti kompatibilní s elektronikou. Podle zmíněného článku má lepší vlastnosti než jiné podobné organické alternativy, jako je například kombinace papíru a hedvábí.
Vědci zároveň vyvinuli metodu, jak na tomto substrátu vytvořit obvody na bázi arzenidu galia (GaAs), využitelné jako mikrovlnný vysílač a přijímač. Podařilo se jim vyrobit obvod s 1500 tranzistory typu GaAs na ploše o rozměru 5x6 milimetrů.

Čip z rozložitelného substrátu z celulózových nanovláken

Snaha vyrábět elektroniku na bázi nanocelulózových substrátů je dnes poměrně výrazná a týká se i baterií nebo akumulátorů.

Zdroje: PC World, University of Wisconsin-Madison, ScienceAlert, IEEE Spectrum, Gizmodo, Slashgear, ScienceDaily, Nature Communications

autor: Pavel Vachtl
Spustit audio