Растворимая электроника
Новая технология найдет применение в таких областях, как медицина, производство экологичных устройств и защита информации
Ученые Хьюстонского университета вместе с коллегами из Китая работают над новыми видами электронных устройств, которые могут прекращать свое существование по истечении заданного периода. Реакция распада запускается обычной водой, причем это может быть даже атмосферная влага.
Нестойкая электроника была известна и ранее, но для ее разрушения требовались коррозионные растворы или биологически активные жидкости, а возможность управлять процессами распада была достаточно условной. Новая технология может использовать для инициации процессов распада естественную влажность окружающего воздуха. И что еще интересно — теперь время существования устройства может быть задано с достаточной точностью.
В данной технологии используются полимеры на основе полиангидрида, выбранные за то, что они подвержены поверхностной эрозии и тем самым позволяют контролировать время стабильной работы устройств на их основе. При воздействии на эти полимеры определенным уровнем атмосферной влаги выделяются агрессивные органические соединения, способные растворить неорганические компоненты устройства — металлические электроды, диэлектрики на основе оксидов металлов и полупроводники.
Варьируя уровень влажности в окружающем воздухе и изменяя состав полимерной подложки, можно добиваться самой разной продолжительности работы устройств, измеряемой днями и даже неделями. В течение заданного срока электронная схема работает бесперебойно, так как предложенный способ отложенного распада компонентов не подразумевает возникновения каких-либо механических напряжений в функциональных элементах конструкции.
Уже разработаны и продемонстрированы такие элементы схем, как антенны, сопротивления, конденсаторы, транзисторы, диоды, оптоэлектронные компоненты и модули памяти. Для их создания использовался широкий спектр материалов, применяемый в обычном производстве электроники — металлы, включая медь, алюминий и никель, диэлектрики типа оксида магния и полупроводники, такие, как оксид индия, галлия и цинка.
Из произведенных деталей собирались действующие электронные схемы, которые в дальнейшем проверялись на скорость и степень распада после запуска реакции разложения. Полимерная основа полностью распадалась за трое суток, неорганические элементы требовали больше времени — до пяти дней.
Основным направлением для использования нестойких электронных устройств представляется медицина. Применение исчезающих со временем диагностических и терапевтических имплантатов, датчиков и устройств для точечного дозированного внесения препаратов позволит обходиться одним хирургическим вмешательством вместо двух, так как извлекать из тела пациента помещенные туда устройства уже не понадобится.
Технология распадающихся со временем гаджетов найдет спрос и в других сферах. Информационная безопасность включит в свой арсенал исчезающие, как в шпионских фильмах, документы — но только уже не на бумажном, а электронном носителе вроде нынешних флешек или карточек памяти.
А производители электроники смогут изготавливать, во-первых, экологически чистые телефоны, планшеты и другие атрибуты современной жизни, распадающиеся на безопасные составляющие при инициации режима «выбросить на помойку», а во-вторых, устройства, чей гарантийный срок будет точно совпадать со сроком службы.
Прошел год, и ваш смартфон превратился в безобидный комок чего-то вроде глины. Да и пусть, все равно эта модель уже вышла из моды!
Наука, техника, люди
Голосуйте, подписывайтесь, комментируйте.