科學(xué)家用從樹木取材造出可降解的計算機(jī)芯片。

威斯康星大學(xué)麥迪遜分校電子和計算機(jī)工程系教授馬振強說他是在2007年的一次午餐休息時間決定從事這項研究的，當(dāng)時他在一份行業(yè)刊物上看到，每年廢棄的電子產(chǎn)品都堆積如山。

美國環(huán)境保護(hù)局估計，在2010年，美國人手上有1.52億件移動電子產(chǎn)品準(zhǔn)備作報廢處理。很少電子產(chǎn)品會被回收，雖然很多還能用。

這些電子產(chǎn)品的核心是半導(dǎo)體芯片。硅是制造半導(dǎo)體芯片的傳統(tǒng)材料——所有才有了硅谷這個名稱。最近，砷化鎵芯片也被廣泛采用，砷化鎵的特性使其成為了制造手機(jī)芯片的理想材料。

馬振強說這兩種芯片都引起了環(huán)境問題：生產(chǎn)芯片所需的純化硅十分耗費能源，而砷化鎵芯片含有毒物質(zhì)，難以回收。

馬振強希望能找到更環(huán)保的芯片原材料，以減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)。為此，他跟威斯康星大學(xué)的同事和美國農(nóng)業(yè)部林產(chǎn)品實驗室的科學(xué)家進(jìn)行了合作。

計算機(jī)芯片中起作用的通常只是薄薄的頂層，其余的基片部分只是起支撐作用，雖然基片也含有某些特性。

研究人員最后用紙——確切來說，是纖維素納米纖維(CNF)紙——造出了芯片基片，而這些紙完全是用木頭做成的?？茖W(xué)家稱這些CNF基片——也稱為晶圓——具有制造芯片所需的強度、導(dǎo)熱性和電氣特性。

與馬振強教授合作的美國農(nóng)業(yè)部林產(chǎn)品實驗室的蔡智勇從2009年就開始研發(fā)可持續(xù)的納米材料。他說：“如果將一棵大樹分解成纖維，所制成的最常見產(chǎn)品就是紙。而這些纖維的尺寸在微米級，那如果我們可以將它們進(jìn)一步分解到納米級又會怎樣呢?在這個水平就可以制造出這種透明且非常牢固的纖維素納米纖維紙。”

蔡智勇的團(tuán)隊解決了兩個利用木制材料制造電子產(chǎn)品的主要障礙，那就是表面的光滑度和膨脹問題。蔡智勇說：“我們不希望它膨脹或收縮得太厲害，木頭是天然的吸水性材料，可能吸收空氣中的水分而膨脹。通過在纖維素納米纖維表面覆蓋上環(huán)氧樹脂涂層，就解決了表面光滑度和防水問題。”

馬振強說：“CNF紙是透明的，這種特性也許在將來某一天會派上用場，比如用于顯示信息或其它目的。

在此之前實驗的可生物降解芯片據(jù)說性能有限。但是在馬振強和由龔紹琴(音譯)領(lǐng)導(dǎo)的威斯康星大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程團(tuán)隊在實驗中發(fā)現(xiàn)，這些CNF芯片的性能跟傳統(tǒng)芯片無異。

這些芯片的大部分是可生物降解的。在測試中，這些芯片會被常見的真菌迅速降解，甚至在涂上了環(huán)氧樹脂之后，這些芯片的重量會在28天之內(nèi)減少10%。馬振強說這些涂層最終也會被降解。

這些CNF芯片還是會使用薄薄的一層砷化鎵，但含量只是傳統(tǒng)芯片的3000至5000分之一。馬振強說：“目前大規(guī)模生產(chǎn)半導(dǎo)體的成本非常低，產(chǎn)業(yè)要適應(yīng)我們的設(shè)計可能需要一定時間，不過將來的電子產(chǎn)品都會具有柔韌性，我們走在了技術(shù)發(fā)展的前沿。”