在柔性木膜上制作的关键通信组件

研究由一个威斯康星大学麦迪逊分校工程师利用令人惊讶和廉价的物质木材 - 使能源现代通信的柔性微波电路。在工业自动化应用中，它有可能降低控制系统设备和系统的尺寸，节省厂房，橱柜空间，或启用新的分布式无线传感器，发射器，控制器或执行器。

在不太遥远的未来，除了广泛开发的监测健康数据的可穿戴传感器，柔性电子产品将为可折叠手机、可卷绕平板电脑和纸一样薄的显示器等新产品打开大门。然而，开发这些新的可弯曲产品意味着使用新型材料，如新型塑料和薄膜，来取代目前占据手机和其他设备内部的刚性电路板和笨重的电子元件。

Zhenqiang马“杰克”，教授电气与计算机工程他的合作者在纤维素纳米纤维纸的基板上构建了一种功能性微波放大器电路，木质产品。

十多年来，Ma一直致力于微波柔性电子产品的研发，包括薄膜晶体管和其他元件。用于无线通信的微波元件，已经证明很难以柔性形式生产，通常是构造在集成半导体芯片或印刷在电路板上。然而，柔性版本可以广泛应用于可穿戴设备、无人机，以及用于5G和先进通信系统的大面积微波阵列。

之前生产柔性微波放大器的尝试使用了基于半导体的刚性集成电路，这些集成电路被减薄并转移到柔性基片上，这是一种昂贵的成本令人望而却步的方法。在新的放大器中，马和他的同事开始使用纤维素纳米纤维纸作为衬底。这种纸是通过将木材纤维分解成纳米级纤维或微小的细纤维，然后将它们重新组合，制成一种坚固、柔韧、透明和可生物降解的薄膜。

而不是用昂贵的氮化镓层，目前是表现最高的微波晶体管材料，而是仅使用斑点化合物。“我们在这里有一个新的策略，”马说。“我们使用昂贵物质的微小珠，500微米500微米，其余的是木材。与氮化镓相比，木材的成本基本上没有。最终结果是一个很好的放大器。“

这种柔性电路可以输出超过5千兆赫的10毫瓦功率，而纤维素纳米纤维衬底与聚乙烯衬底一样可以与微波组件兼容。这并不是马云唯一感到兴奋的方面。由于它是由木材纤维制成的，整个电路很容易分解或燃烧，基本上不会留下任何电子垃圾。在他们的论文中，马和他的团队证明了这一点，用蜡烛点燃芯片，在几秒钟内留下少量的灰烬。

“如果你看看自己的房子，可能有很多旧电子产品，”马云说。“那里有电视、电脑显示器、电话——全都是电子线路。你不能用它们做很多事情，这会产生很多废物。我们可以用这些类型的电路替换很多现有的元件。”

- 由Chris Vavra，Associate Editor编辑，控制工程， CFE Media and Technology，cvavra@cfemedia.com．