Mikroaaltovahvistin joustavalle puukalvolle

University Wisconsin Madisonin insinöörit ja yhteistyökumppanit ovat rakentaneet toimivan mikroaaltovahvistinpiirin - yleisen langattomassa viestinnässä käytetyn elektroniikkakappaleen - joustavalle puukuidun alustalle.

Wisconsin-Madison yliopiston -insinöörien uusi tutkimus hyödyntää yllättävää ja edullista ainetta - puuta - joustavien mikroaaltopiirien valmistamiseksi.

Nature Communications -lehdessä julkaistussa artikkelissa Zhenqiang ”Jack” Ma selittää, kuinka hän ja yhteistyökumppanit rakensivat toimivan mikroaaltovahvistimen selluloosan nanokuitujen alustalle.

Langattomassa viestinnässä käytettävät mikroaaltokomponentit ovat osoittautuneet vaikeiksi tuottaa joustavassa muodossa. Aikaisemmissa yrityksissä tuottaa joustavia mikroaaltovahvistimia käytettiin jäykkiä puolijohdepohjaisia integroituja piirejä, jotka ohennettiin ja siirrettiin joustaville alustoille – kustannuksiltaan kallis ratkaisu.

Uudessa vahvistimessa Ma ja hänen kollegansa aloittivat substraattina selluloosan nanofibrillipaperi. Viime vuosina Ma on tehnyt yhteistyötä Yhdysvaltain maatalousministeriön metsätuotteiden laboratorion kanssa.

Paperi valmistetaan hajottamalla puukuitu nanomittakaavan kuiduiksi ja yhdistämällä ne sitten udelleen vahvan, joustavan, läpinäkyvän ja biohajoavan kalvon tuottamiseksi.

Ja sen sijaan, että kerrostaisi koko puualustan kalliilla galliumnitridillä, tällä hetkellä tehokkaimmalla mikroaaltotransistorien materiaalilla, tutkijat käyttivät vain sitä vain täplinä.

”Käytämme pieni kallista ainetta oleva helmi, 500 mikronia - 500 mikronia, ja loput ovat puuta. Verrattuna galliumnitridiin puun kustannukset eivät ole käytännössä mitään. Lopputuloksena on vahvistin, joka toimii erittäin hyvin. ”

Joustava piiri voi tuottaa 10 milliwattia tehoa yli 5 gigahertsillä ja selluloosan nanofibrilisubstraatti on samoilla tavoin yhteensopiva mikroaaltokomponenttien kanssa kuin polyeteenisubstraatit.

Mutta se ei ole ainoa näkökohta, josta Ma on innoissaan. Koska se on valmistettu pääosin puukuidusta, koko piiri hajoaa tai palaa helposti, eikä jätä olennaisesti elektronista jätettä.

Alusta ei ole omiaan pelkästään mikroaaltosovelluksissa, vaan se voisi olla hyödyllinen kaikenlaisissa joustavissa elektronisissa komponenteissa.

Aiheesta aiemmin:

Langatonta elektroniikkaa iholle

Mikropiirit puupohjaiselle alustalle