前沿科技之自愈電子品 瞬間修復電路

掃街

在集成芯片內，一段微小的電路斷裂或出現故障，整個芯片，甚至整個裝置就不能用了。但是，如果它可以進行自我修復的話，會怎么樣呢？而且它會修復得這么快，以致用戶根本不知道出了問題。
! \1 T; k* W; X. p6 v- b3 \. m伊利諾伊大學（University of Illinois）的一組工程師已開發出一種自我修復系統，可恢復斷裂電路的導電性，時間不到一瞬間。他們的領導是航空航天工程教授斯科特•懷特（Scott Whit）以及材料科學和工程教授南希•索拓斯（Nancy Sottos），研究人員在線發表了他們的成果，題為《自動恢復導電率》（Autonomic Restoration of Electrical Conductivity），就在12月20日的《先進材料》（Advanced Materials）雜志上。

“這簡化了系統，”化學教授杰弗里•摩爾（Jeffrey Moore）說，他是論文的聯合作者。“沒有必要嵌入多余備用系統，或嵌入傳感診斷系統，這種材料設計本身就可以處理這種問題。”
' O/ I# c; o/ Q0 L電子設備在不斷發展，以執行更復雜的任務，廠家也在把盡可能大的密度集成到芯片上。然而，這樣的密度會引發可靠性問題，比如，有的故障就產生于波動的溫度周期，因為設備會運行或疲勞。故障出現在電路中的任何一點，都會關掉整個設備。
6 R8 d2 k' t/ ?7 V, z1 I. I“一般情況下，沒有多少辦法進行手工修復，”索拓斯說。“有時候，你只是無法進入里面。在多層集成電路中，不可能拆開它。通常，你就會更換整個芯片。真的是這樣，電池也一樣。你不能取下電池，費力找到故障的根源。”
大多數消費電子設備，應該是更換得有些頻繁，這也增加了電子廢舊品問題，但是，許多重要的應用，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。
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圖中顯示，破裂的微膠囊中流出灰色液態金屬，填滿裂縫，恢復電流。

來源：伊利諾伊大學

伊利諾伊大學的小組以前開發出一種系統，用于自愈型高分子材料，他們決定改進他們的技術，以用于導電系統。他們分散開細小的微膠囊，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于電路。當裂縫擴散時，這些微膠囊就會破裂，釋放出里面的鎵-銦液態金屬。這種液態金屬會填充在電路裂縫中，恢復電流暢通。
2 e/ g* C% A+ _4 i/ C' |+ F# s“真正酷的是，這篇論文是第一個案例，就是使用這種基于微膠囊的修復技術，使它發揮一種新的作用，”懷特說。“在此之前，一切都是結構性修復。這是進行電導性恢復。它表明，這種概念也可以用于其他東西。”
故障中斷電流只有幾微秒，因為液態金屬會立即填補裂縫。研究人員證明，他們90％的樣本會修復99％的原始電導率，即使只有少量微膠囊也是這樣。
這種自愈系統還有一些優勢，就是局部性和自主性。微膠囊只有在有裂縫截住時，才會打開，所以，修復只出現在開裂點。此外，它不需要人為干預或診斷，要輕松地進行，找到損壞的地方進行修復是不可能的，比如電池就是這樣，或者說，找到故障的根源是很難的，比如飛機或航天器。
4 I5 ]9 C2 i( F7 J, z3 ~“在飛機上，特別是防空飛機，有很多英里長的導電線，”索拓斯說。“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。”
接下來，研究人員計劃進一步完善他們的系統，探索其他可能性，以利用微膠囊控制電導率。他們特別感興趣的，是使用這種微膠囊自我修復系統做電池，提高它們的安全性和使用壽命。

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vooha

  g. ]7 s" p, k; a
真要是有問題就馬上修復了，東西沒壽命了，那電子產品廠商人家還能有銷量不了？

white_zhou8013

想法挺好，前沿科技，太深奧了，

CKAN520

{:soso_e179:}前沿科技，太深奧了