生物降解:電子垃圾的理想歸宿最近,纖維素纖維在可生物降解材料領(lǐng)域的應(yīng)用取得了重大進(jìn)展。美國(guó)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的研究人員制成了幾乎全部取材于木材的計(jì)算機(jī)芯片。
從事這項(xiàng)研究的科學(xué)家發(fā)表研究論文,證實(shí)了由木材制成的柔性可降解材料――纖維素納米纖維(英文縮寫(xiě)為CNF)作為計(jì)算機(jī)芯片基底的可行性。新型芯片的大部分材料是可生物降解的纖維素納米纖維制成的基底,其他材料只有區(qū)區(qū)幾微米的厚度。該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人自豪地說(shuō):“現(xiàn)在芯片很安全了,你可以把它們丟棄到森林里,讓真菌去降解。它們變得和植物肥料一樣安全環(huán)保。”
為了認(rèn)識(shí)神奇的纖維素納米纖維芯片,讓我們先來(lái)了解普通的纖維素纖維。纖維素纖維的生產(chǎn),是以木漿為原料。先將木材(可以用枝椏或下腳料)制成木漿,這一步與造紙相似。木材中含有40%~50%的纖維素。在木材資源匱乏的國(guó)家和地區(qū),也可以使用竹子或農(nóng)作物秸稈。接下來(lái),再?gòu)哪緷{中分離出纖維素粗纖維。將分離出的纖維素粗纖維進(jìn)行研磨細(xì)化,就可以得到直徑為數(shù)十微米的纖維素纖維了。微米級(jí)纖維素并不能派上太大的用場(chǎng),主要是與瀝青摻混用于鋪設(shè)高速公路的路面,或者摻進(jìn)混凝土,起到防止混凝土開(kāi)裂的作用。
威斯康星大學(xué)的科學(xué)家們制備的纖維素納米纖維,直徑只有幾納米,相當(dāng)于頭發(fā)的1/1萬(wàn)。如此纖細(xì)的納米尺度,使材料性能發(fā)生了質(zhì)的飛躍。在這樣的尺度下,可以制造出非常堅(jiān)韌且又具有一定柔性的纖維素納米纖維膜,用作計(jì)算機(jī)芯片的基底。 科學(xué)家們至少在3個(gè)方面取得了突破性進(jìn)展:第一,成功制備出納米級(jí)的纖維素纖維,這中間包含著一系列的技術(shù)創(chuàng)新。第二,解決了纖維素納米纖維膜表面光滑度的問(wèn)題。作為芯片的基底,需要有極為光滑的表面??茖W(xué)家在纖維素納米纖維表面覆上環(huán)氧樹(shù)脂涂層,成功地解決了這個(gè)問(wèn)題。第三,解決了熱膨脹問(wèn)題。芯片基底對(duì)熱膨脹必須嚴(yán)加限制,而纖維素納米纖維的熱膨脹系數(shù)比其他聚合物更低,這是它得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn)。
將纖維素納米纖維芯片放到自然環(huán)境的木堆中,很快就會(huì)降解。這使它成為綠色環(huán)保的芯片。
由于電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜,使用的材料種類(lèi)多多,用纖維素納米纖維制造的可降解芯片,以及用聚乳酸與洋麻纖維的復(fù)合材料制造的手機(jī)外殼,這些研究成果只能算是初試鋒芒,科學(xué)們家們要做的事情還很多,要走的路還很遙遠(yuǎn)。