شرائح إلكترونية صديقة للبيئة قابلة للتحلل

استمع على ساوندكلاود 🎧

مع الوعي المتنامي للناس في السنوات الأخيرة تجاه الخطر المتزايد للنفايات الإلكترونية وصعوبة التخلص منها، إلا أنها لا تزال تتجاهل التفكير في هذا الموضوع عندما يأتي الأمر لتحديث هاتفها النقال. هل من الممكن الجمع بين الأمرين؟ لا داعي للقلق بعد الآن، يبدو أن الأمر سيكون قابلاً للتحقق قريباً من خلال شرائح إلكترونية مصنوعة من مواد قابلة للتحلل. تابعوا معنا:

وفقا للوكالة الأمريكية لحماية البيئة يُرمى 152 مليون من الأجهزة النقالة كل عام، 10 % منها فقط قابلة للتدوير. أما البقية فتأتي لتزيد من حجم كتلة النفايات المخزنة، والكثير منها طبعا غير قابل للتحلل. ولقد قام مجموعة من الباحثين في جامعة ويسكنسن بقيادة البروفسور (Zhenqiang Ma) أستاذ الهندسة الكهربائية والكمبيوتر، ببحث جديد في هذا الصدد، حيث تم تجربة شرائح كمبيوتر مصنوعة من الخشب (ألياف نانومترية من السلولوز) تعمل في مجال الاتصالات اللاسلكية، وتمتلك أداءً فعالاً كما الشرائح العادية.

صُنِعَت هذه المكونات الالكترونية من مادة زرنيخ الغاليوم فوق طبقة مصنوعة من النانو سِلولوز (Nanocellulose) الذي نقوم بصنعه من الخشب.

ويقول المخترعون أن الشرائح الجديدة يمكن أن تساعد في حل المشكلة العالمية المتمثلة في التراكم السريع للنفايات الالكترونية والتي يحتوي بعضها على مواد سامة. تُظْهر النتائج أيضاً أن مادة شفافة مشتقة من الخشب تدعى أوراق النانو سِلولوز تمثل بديل جذاب للبلاستيك كسطح للإلكترونيات المرنة.

في عملية تصنيع الرقائق التقليدية، يتم صناعة المكونات الالكترونية مثل الترانزستورات على سطح شرائح قاسية من مادة نصف ناقلة مثل السيليكون، حيث قام الباحثون في تجاربهم هذه بصنع المكونات الالكترونية بطريقة مماثلة لكن باستخدام طابع مطاطي (Rubber stamp)، ومن ثم نقلها من الشريحة إلى سطح جديد مصنوع من النانو سِلولوز. وساهمت هذه العملية في التقليل من كمية المواد النصف الناقلة المستخدمة بعامل يصل إلى نسبة 5000 بدون التقليل من الأداء.

وفي آخر عرضين قام بهما الباحثون أظهروا أن بإمكانهم استخدام النانو سِلولوز كطبقة داعمة في دارات الترددات الراديوية، حيث بإمكانها تقديم أداء يقارن بأداء الدارات المستخدمة حالياً في الهواتف المحمولة والكمبيوترات اللوحية. كما أثبتوا أن هذه الشرائح ممكن أن تتحلل عن طريق فصيلة من الفطريات الشائعة.

في الوقت الحالي فإن الجزء الأكبر المستخدم من المواد نصف الناقلة يكون في طبقة الدعم وجزء صغير فقط يتمثل في المكونات الالكترونية، ويعد هدراً كبيراً حسب قول البروفسور وحتى أن ذلك قد يؤدي إلى تلوث خطير عند التخلص من بعض الأجهزة.

أثبت الباحثون في السنوات الأخيرة أن النانو سِلولوز الذي يتم صناعته من خلال كسر ألياف الخشب وصولاً إلى رتبة النانو يمكن أن يشكل مادة دعم قابلة للاستخدام في العديد من الأجهزة الالكترونية وحتى في الخلايا الشمسية. ومع ذلك فإن هذه التجارب الجديدة و الشروحات تعد الأولى من نوعها من حيث الكشف عن الخصائص التي تسمح في استخدام هذه المادة في الدارات ذات الترددات الراديوية عالية المستوى و التي تتطلب فعالية كبيرة حسب ما أكد البروفسور.

و يقول البروفسور أن الشرائح التي أعدها هو وزملائه جاهزة للتسويق إلا أنه يعتقد أن الضغط البيئي المتزايد أو ارتفاع أسعار مواد أنصاف النواقل النادرة مثل الغاليوم ستؤدي إلى دفع معامل الالكترونيات إلى تغيير طرقها الحالية واعتماد الشرائح المصنوعة من الخشب.

ويبدو أن الجيش مهتماً جداً بهذا النوع من التقنيات والتي من شأنها أن تتحلل بطريقة ما، مما يمنع وصول الإلكترونيات الحساسة إلى أيدي الأعداء، لكن مع ذلك يبقى الجانب الأهم في نظر الباحثين هو التركيز على الناحية البيئية.

ومع الانتشار السريع للأجهزة اللاسلكية من جميع الأشكال والأحجام واستمرار الناس بتحديث أجهزتها والتخلص من الأجهزة القديمة دائماً وحتى التالفة منها، ما يدفعنا إلى السؤال عما يحدث لكل تلك الأجهزة في مجاري النفايات وما مدى تأثيرها على البيئة؟

وفي النهاية سيتبادر لأذهاننا السؤال التقليدي هل سنشهد ولادة هذه الفكرة قريباً، أم أن ستختفي و يتم تجاهلها من قبل الشركات في حال عدم جدواها الاقتصادية بالنسبة لهم؟

المصدر: هنا