前沿科技之自愈電子品 瞬間修復(fù)電路

掃街

在集成芯片內(nèi)，一段微小的電路斷裂或出現(xiàn)故障，整個(gè)芯片，甚至整個(gè)裝置就不能用了。但是，如果它可以進(jìn)行自我修復(fù)的話，會(huì)怎么樣呢？而且它會(huì)修復(fù)得這么快，以致用戶根本不知道出了問(wèn)題。
2 S  \. ~  B; F$ @伊利諾伊大學(xué)（University of Illinois）的一組工程師已開(kāi)發(fā)出一種自我修復(fù)系統(tǒng)，可恢復(fù)斷裂電路的導(dǎo)電性，時(shí)間不到一瞬間。他們的領(lǐng)導(dǎo)是航空航天工程教授斯科特•懷特（Scott Whit）以及材料科學(xué)和工程教授南希•索拓斯（Nancy Sottos），研究人員在線發(fā)表了他們的成果，題為《自動(dòng)恢復(fù)導(dǎo)電率》（Autonomic Restoration of Electrical Conductivity），就在12月20日的《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）雜志上。
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$ H2 F: s9 n' _“這簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，”化學(xué)教授杰弗里•摩爾（Jeffrey Moore）說(shuō)，他是論文的聯(lián)合作者。“沒(méi)有必要嵌入多余備用系統(tǒng)，或嵌入傳感診斷系統(tǒng)，這種材料設(shè)計(jì)本身就可以處理這種問(wèn)題。”
( ^* `0 u$ L/ e3 P電子設(shè)備在不斷發(fā)展，以執(zhí)行更復(fù)雜的任務(wù)，廠家也在把盡可能大的密度集成到芯片上。然而，這樣的密度會(huì)引發(fā)可靠性問(wèn)題，比如，有的故障就產(chǎn)生于波動(dòng)的溫度周期，因?yàn)樵O(shè)備會(huì)運(yùn)行或疲勞。故障出現(xiàn)在電路中的任何一點(diǎn)，都會(huì)關(guān)掉整個(gè)設(shè)備。
) t2 l% `& `, s- z“一般情況下，沒(méi)有多少辦法進(jìn)行手工修復(fù)，”索拓斯說(shuō)。“有時(shí)候，你只是無(wú)法進(jìn)入里面。在多層集成電路中，不可能拆開(kāi)它。通常，你就會(huì)更換整個(gè)芯片。真的是這樣，電池也一樣。你不能取下電池，費(fèi)力找到故障的根源。”
大多數(shù)消費(fèi)電子設(shè)備，應(yīng)該是更換得有些頻繁，這也增加了電子廢舊品問(wèn)題，但是，許多重要的應(yīng)用，比如太空或軍事裝備的儀器或車輛，電氣故障就不能更換或修復(fù)。


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圖中顯示，破裂的微膠囊中流出灰色液態(tài)金屬，填滿裂縫，恢復(fù)電流。

來(lái)源：伊利諾伊大學(xué)

. a" e" S4 p& I! i伊利諾伊大學(xué)的小組以前開(kāi)發(fā)出一種系統(tǒng)，用于自愈型高分子材料，他們決定改進(jìn)他們的技術(shù)，以用于導(dǎo)電系統(tǒng)。他們分散開(kāi)細(xì)小的微膠囊，這些膠囊直徑小到10微米，散布到黃金線上，這種金線的作用就相當(dāng)于電路。當(dāng)裂縫擴(kuò)散時(shí)，這些微膠囊就會(huì)破裂，釋放出里面的鎵-銦液態(tài)金屬。這種液態(tài)金屬會(huì)填充在電路裂縫中，恢復(fù)電流暢通。
7 ?( s7 @* W6 {' f9 p& p, K+ u“真正酷的是，這篇論文是第一個(gè)案例，就是使用這種基于微膠囊的修復(fù)技術(shù)，使它發(fā)揮一種新的作用，”懷特說(shuō)。“在此之前，一切都是結(jié)構(gòu)性修復(fù)。這是進(jìn)行電導(dǎo)性恢復(fù)。它表明，這種概念也可以用于其他東西。”
) |4 p1 D& r, u% n3 w故障中斷電流只有幾微秒，因?yàn)橐簯B(tài)金屬會(huì)立即填補(bǔ)裂縫。研究人員證明，他們90％的樣本會(huì)修復(fù)99％的原始電導(dǎo)率，即使只有少量微膠囊也是這樣。
  J0 \) t2 M, i5 y. z這種自愈系統(tǒng)還有一些優(yōu)勢(shì)，就是局部性和自主性。微膠囊只有在有裂縫截住時(shí)，才會(huì)打開(kāi)，所以，修復(fù)只出現(xiàn)在開(kāi)裂點(diǎn)。此外，它不需要人為干預(yù)或診斷，要輕松地進(jìn)行，找到損壞的地方進(jìn)行修復(fù)是不可能的，比如電池就是這樣，或者說(shuō)，找到故障的根源是很難的，比如飛機(jī)或航天器。
“在飛機(jī)上，特別是防空飛機(jī)，有很多英里長(zhǎng)的導(dǎo)電線，”索拓斯說(shuō)。“你常常不知道哪里出了故障。這種自主部分非常好，它知道哪里有故障，即使我們不知道。”
9 e, ^) \+ u! T1 l+ p接下來(lái)，研究人員計(jì)劃進(jìn)一步完善他們的系統(tǒng)，探索其他可能性，以利用微膠囊控制電導(dǎo)率。他們特別感興趣的，是使用這種微膠囊自我修復(fù)系統(tǒng)做電池，提高它們的安全性和使用壽命。
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9 w5 i4 _0 E/ G2 A8 g真要是有問(wèn)題就馬上修復(fù)了，東西沒(méi)壽命了，那電子產(chǎn)品廠商人家還能有銷量不了？

white_zhou8013

想法挺好，前沿科技，太深?yuàn)W了，

CKAN520

{:soso_e179:}前沿科技，太深?yuàn)W了