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也为用可生物降解易回收利用的有机材料

来源:http://www.dfs-hk.com 责任编辑:人生就是博旧版 2018-10-10 22:34

  原标题:部分有机的半导体:有望应用于可弯曲的手机!

  全球范围内,废弃电子产品会产生巨量的电子垃圾。这些电子垃圾不仅将对环境产生不可逆的危害,而且也会危害人体健康,引发癌症等多种疾病。

  或许,我们不禁要问:为什么电子垃圾会产生如此大的危害呢?原因就是,目前流行的智能手机、平板电脑、便携式电子产品等, 为了长期稳定地保持功能,通常会由不可降解、非常稳定、甚至可能有毒的基底材料和电子元器件制造而成。不少的电子元器件中都含有有毒的化学物质与重金属,例如汞、砷、铬、铅、铬、溴化阻燃物、钡、铍、磷化物等。

  目前,处理电子垃圾的常规方法有填埋、焚烧、化学处理。可是,这些处理方法具有一个共同的缺陷,就是会带来环境污染。为此,笔者也曾介绍过一个创新、环保的方法:冷冻粉碎处理法。

  虽然上述的创新方法能更环保地处理电子垃圾,但是治理电子垃圾还是要从源头抓起,杜绝电子垃圾的产生。传统的电子元器件都是不可生物降解的,也没有生物相容性,且含有大量对环境和人体有害的物质。因此,要从源头杜绝和减少电子垃圾的产生,就要探索出有机、环保、生物可降解的新一代电子设备。之前,笔者介绍过此类电子设备的研究案例,例如:

  1)瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH)的科研团队开发出一款可测量温度的可生物降解的微型生物传感器,未来将有望实现食品的物联网:“食联网”。

  2)美国斯坦福大学的科研人员研制的柔性、有机、可生物降解的电子设备。它不仅环保,而且具有极佳的生物相容性,因此可用于可穿戴电子设备、植入式设备等领域。

  (图片来源:斯坦福大学 / Bao lab)

  3)美国宾汉姆顿大学开发出一种纸基微生物燃料电池,它不仅可生物降解,而且效率比之前更高。

  (图片来源:宾汉姆顿大学)

  今天,笔者再为大家介绍一个这方面的研究案例。近日,澳大利亚国立大学(ANU)的工程师们发明出一种含有无机和有机材料的半导体。它可以非常高效地将电力转化为光线,并具有足够的薄度和柔性,有助于制造可弯曲的设备,例如手机。

  有机成分的厚度仅为一个原子,并且仅由碳元素和氢元素组成,这种有机成分是澳大利亚国立大学开发的半导体的一部分。无机成分的厚度约为两个原子。这种混合结构能有效地将电力转化为光线,用于手机、电视和其他电子设备的显示屏。

  这种裸眼不可见的半导体材料,位于芯片上的金电极之间,是一个功能晶体管。芯片可容纳约一千个晶体管电路。(图片来源:Jack Fox, ANU)

  团队一个分子接一个分子地生长出有机半导体成分,这种方式类似3D打印。这种工艺称为“化学气相沉积”。

  这项发明,也为用可生物降解、易回收利用的有机材料,制造新一代高性能电子设备打开了大门,并有望帮助大幅减少电子垃圾。作为领导的澳大利亚国立大学工程研究学院的副教授 Larry Lu 表示,这项发明是这一领域的重要突破。

  Lu 副教授称:“第一次,我们开发出了一种具有卓越半导体特性的超薄电子元件,它具备有机-无机混合结构,以及足够的薄度和柔性,有望用于未来的技术,例如可弯曲的手机和显示屏。”

  澳大利亚国立大学博士研究员 Ankur Sharma 表示,实验表明,他们设计的半导体的性能,比由无机材料例如硅制成的传统半导体,要高效得多。

  澳大利亚国立大学工程研究学院的 Sharma 先生表示:“我们有望通过这种半导体让手机像如今的超级计算机一样强大。”

  “我们设计的半导体结构发出的光线非常锐利,可用于高分辨率显示屏,而且由于材料是超薄的,在不久的将来,它们可以灵活地应用到可弯曲的显示屏和手机中。”

  Lu 副教授表示:“我们描述了我们发明的设备的光电和电气特性,从而证实了它在未来半导体元件方面的巨大应用潜力。”

  Lu 副教授还表示:“我们正大规模地生长半导体成分,这样可以与未来的工业合作伙伴进行商业化合作。”

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