壯凌／編譯

從廢料中取寶

不久前，來自特拉華大學的一名化學工程師為自己研制的新一代微芯片注冊了專利。據(jù)說這種微芯片是用另一種材料取代了硅——長期以來的微芯片原材料。那么，這種神秘材料是什么呢?是雞毛。

理查德·伍爾知道，外行會覺得這匪夷所思，但他對此已經(jīng)習以為常了。伍爾和學校的同事一直在開發(fā)植物纖維、油和樹脂的新用途，他們試圖用大豆之類不起眼的原料來制作從粘合劑到防颶風屋頂?shù)雀鞣N物品。

以另一種方式來利用天然材料和廢棄物并不算新鮮事。伍爾說，亨利·福特就曾在位于密歇根州迪爾伯恩的公司總部里種大豆，用大豆作材料制造汽車發(fā)動機罩。但后來因二戰(zhàn)爆發(fā)，這項工作沒能繼續(xù)下去。

弗吉尼亞理工大學材料科學與工程學副教授布賴恩·洛夫說，近年來，環(huán)保方面的考慮推動了廢棄材料利用的普及。工程學、材料學、生物科技和基因工程領(lǐng)域的進步也起了很大的促進作用。

環(huán)境保護局全國環(huán)境研究中心為伍爾的研究項目提供了資助。中心主任、植物生理和生化學家彼得·普雷烏斯說，伍爾的研究可謂另辟蹊徑——許多研究者都是從某種廢棄物品人手，決定如何將其重新利用；伍爾則著眼于使用中的物品，試圖用某種廢品或易于生長的莊稼來再造這種物品。

伍爾說：“我們將研究出一些利于環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展技術(shù)。這些技術(shù)至少能從兩方面緩解全球變暖趨勢。培育植物可以吸收大氣中的二氧化碳，并減少化學燃料的用量。這就意味著大氣含碳量將越來越少?！蔽闋栠€說，他使用的大豆、橄欖和亞麻等原材料都易于種植，價格也比較便宜?？稍偕锲愤€能替代以石油為原料的塑料，從而降低美國對國內(nèi)外石油的依賴性。

雞毛超越硅片

雞毛微芯片其實并不像聽上去的那么怪異。傳統(tǒng)微芯片就是一塊集成了許多晶體管的硅芯片。如果想讓芯片在計算機里發(fā)揮神奇的功能，就必須讓電子信號傳過這些晶體管。

電子信號在某些材料中的傳輸速度快于另外一些材料，在空氣中傳播得最快。但在金屬中，它將激起正電荷，從而影響其傳輸速度。盡管信號在硅片中的傳輸要比在空氣中慢，但來自硅的阻力還是小于許多其它材料，這也是硅長期被用作微芯片材料的原因。為了使信號更好地傳輸，工程師們一直在尋找更大規(guī)模的集成辦法，在越來越小的芯片里放入更多的晶體管。但有人擔心這種方法已經(jīng)快接近物理極限了。

加快芯片傳輸速度的另一個可行辦法是，找到一種比硅更適合電子信號傳輸?shù)牟牧稀Ｒ虼?，伍爾開始用雞毛進行實驗。他知道，雞毛中有很多空氣：飛翔的鳥類羽毛既結(jié)實又輕巧，主要原因就在于羽毛中有較高的空氣含量。伍爾認為，或許加入空氣可以讓電子信號傳輸?shù)酶臁?/p>

伍爾的研究小組用雞毛和植物油做成一塊形狀和觸感與硅片相似的復(fù)合材料。測試中，他們發(fā)現(xiàn)電子信號在復(fù)合材料中的傳輸速度差不多是硅片中的2倍。盡管這個速度仍然比在空氣中慢，但伍爾說，“我已經(jīng)高興得手舞足蹈了”。

新材料的明天

能源部化學工程師馬克·帕斯特指出，伍爾的實驗結(jié)果“還只是一個雛形，離投產(chǎn)和上市還差得遠”。但他也說，“如果他們堅持下去，結(jié)果可能非常誘人?！?/p>

伍爾承認，雞毛芯片技術(shù)的前景“仍未可知”。因為如果真的上馬，整個微芯片業(yè)將要改變生產(chǎn)方法，而且說不定還有其它替代材料存在。伍爾說，研究人員一直試圖用在硅片中加入“微氣泡”來達到與雞毛同樣的效果。他認為，這些氣泡“應(yīng)當會非常有效——說不定會與我們的那種復(fù)合材料一樣有效”。

即使雞毛芯片的研究無果而終，伍爾在其它方面也碩果累累。大約5年前，他的研究小組開始開發(fā)一種以大豆為原料、用于收割機的復(fù)合材料。迪爾公司3年前制造出了首批樣品，并于去年開始大規(guī)模生產(chǎn)。

伍爾還與一家他不愿透露名字的汽車制造商合作，研制如何用可再生材料取代一些以石油為原料的部件。此外，他還與泰森食品公司一起為該公司3000輛卡車換上了一些可再生的零部件。泰森公司發(fā)言人巴里·格里菲思說，他們已與包括伍爾在內(nèi)的一批科學家合作，著手利用“鳥身上的每一個部分”，研制以羽毛為原料的替代性產(chǎn)品。