Андреев Д.А.
ОРГАНИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА: МЕЧТА ИЛИ РЕАЛЬНОСТЬ *
Аннотация:
в работе представлены альтернативные возможности использования органических веществ на производстве в электронике
Ключевые слова:
электроника, вещество, методика, органика
УДК 621.382.2/.3
Андреев Д.А.
студент
ФГБОУ ВО «Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова»
(г. Чебоксары, Россия)
ОРГАНИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА: МЕЧТА ИЛИ РЕАЛЬНОСТЬ
Аннотация: в работе представлены альтернативные возможности использования органических веществ на производстве в электронике.
Ключевые слова: электроника, вещество, методика, органика.
Введение.
Энергетика и экология. Две эти важнейших сферы жизни человека тесно взаимосвязаны. Известно, что все энергетические ресурсы делятся на исчерпаемые и неисчерпаемые. Если первый вид в большей степени экологически безопасен, но второй представляет угрозу для окружающей среды. Добыча полезных ископаемых, выбросы в атмосферу и многие другие факторы пагубно сказываются на состояние экологии. А если затронуть сферу электроники в производстве различных энергетических систем, мы можем увидеть большое потребление неорганических материалов, получение которых также не сулит нашей экологии ничего хорошего. Например, висмут – вещество, широко распространенное в производстве полупроводниковых материалов, и, в частности, для термоэлектрических приборов, вреден для природы. Согласно исследованиям Л.В. Судьиной, С.И. Колесникова и др. профессоров Южного Федерального университета Ростова-на-Дону висмут, находящийся в составе химических соединений (особенно жидких), несет вред почвам, в первую очередь плодородному чернозёму.
Появляется проблема экотоксичности многих материалов, используемых в производстве сферы энергетики, и дефицита неорганических материалов. Исходя из настоящей обстановки и растущих рисков глобальных экологических катастроф перед человечеством в целом, и передо мной в частности стоит цель исследовать возможные или, по возможности, найти новые органические альтернативы традиционным методам в производстве и материалам, используемым в нем.
Для этого передо мной стоят следующие задачи:
Несомненно, работа будет актуальна для конструкторов и проектировщиков, муниципальных, региональных и федеральных представителей министерства энергетики и экологии и для всех неравнодушных к проблеме загрязнения окружающего мира людей.
1 часть. Экология в электронике – что это?
В электронике существует отдельная область, которая занимается изучением методик производства электрооборудования с использованием органических веществ.
Органическая электроника – это область материаловедения, которая изучает проектирование, характеристику, синтез и применение органических веществ, которые обладают различными электронным способностями, в первую очередь, проводимостью.
Органические вещества и их применение в электронике активно изучаются в настоящее время. На данный момент веществами, которые наиболее широко применяются в производстве, являются: медь, алюминий, вольфрам и др.
Однако у этих веществ есть свои недостатки, главный из которых: ограниченность и дороговизна. Данные вещества используются практически повсеместно. Так, согласно данным International Aluminium Institute, за 2020 год было произведено более 65 миллионов тонн алюминия, и этот показатель с каждым годом растет (2,5% по сравнению с 2019 годом). Из-за глобального энергетического кризиса давление на его производство и поставки растет, в то время, как и растет его спрос. Алюминия в земной коре очень много, однако криолита, который необходим для производства алюминия на порядок меньше, и он может закончиться.
Во всех сферах жизни человек все больше обращает свое внимание на проблему поддержания уровня экологии. На федеральных и даже международных уровнях издаются указы, подписываются соглашения по работе над очищением окружающей среды.
Использование органических веществ может не только поспособствовать развитию альтернативных технологий производства, но и свести к минимуму загрязнение воздуха, водоёмов и почвы. Биоразлагаемые проводящие материалы, нетоксичное производство, долговечные корпуса и многое другое, - всё это можно и нужно осуществить. Некоторые технологии уже применяются в настоящее время, но перед нами открыт сказочный, но вполне реальный мир органики в электронике, и я постараюсь его исследовать во второй части своего выступления.
2 часть. Что уже используется, и какое будущее у органической электроники?
На данный момент в электронике из органических веществ больше всего используется углерод в разных его проявлениях: молекулы, различные соединения и вещества, которые человек получает из углеводородов: начиная от масел и заканчивая пластмассой. Используются такие вещества не только в качестве проводящих материалов, но и непроводящих. Например, пластиковые полимеры служат изоляцией для токоведущих частей.
Прежде всего органика в электронике нашла свое применение в светодиодах на экранах смартфонов. На данный момент это направление лучше всего развито компанией Apple, которая использует дисплеи Retina. Их преимущество заключается в большей экономичности и меньшем напряжении на глаза.
Наука и промышленность не стоят на месте. Если первые компьютеры и ЭВМ были очень большими, то с ходом времени их размеры становятся всё меньше, а мощности – больше. Ещё 10 лет назад мы радовались первым бюджетным смартфонам и мечтали о том, как было бы здорово, например, завернуть планшет или телевизор в сумку, то сейчас уже производятся и продаются телефоны с гибкими экранами. В этом направлении лидирует английская компания Plastic Logiс. Этот экран снабжён системной платой на органических транзисторах и отличается своей тонкостью и удивительной гибкостью.
Но и это не все нововведения. В скорейшем будущем будут вводиться органические фотоэлектрические устройства, в большей степени органические солнечные элементы. В их производстве в основном будут использоваться полимеры, преимущество которых заключается в безусловно отличной способности поглощать свет, даже при условии малого размера элемента (до нескольких нанометров). Тем самым человек сможет уменьшить размеры солнечных батарей и сэкономить как на территории и обслуживании, так и увеличить КПД и мощность, вырабатываемую СЭС. Перспектива индивидуального энергооснащения домов и даже квартир становится всё более реальной.
На данный момент ведутся разработки электронной кожи и мышц, которые будут реагировать на импульсы головного мозга. Неудивительными станут и нервы, которые можно будет имплантировать вместо поврежденных. Гибкие экраны также будут развиваться, и вполне реальной станет возможность сворачивать смартфоны, планшеты и телевизоры в небольшие рулоны и сделать их более компактными.
Заключение
Энергетика – это сфера жизни человека, которая будет актуальна и востребована абсолютно всегда, ведь все устройства работают на электричестве. Проблема нехватки различных материалов, а также их токсичности в процессе получения, производства и эксплуатации заставляет задуматься о внедрении в производство альтернативных ресурсов и веществ. Часть из них, такие как углерод и его полимеры, уже активно применяются в электронике. Но научный и технический прогресс дает нам возможность пользоваться более экономичными технологиями, которые выигрывают у своих аналогов в долговечности, экологичности, компактности и других характеристиках.
Plastic Logiс, Apple, Retina и другие ведущие компании усиленно занимаются разработками новых методик и поиском пока ещё неиспользуемых органических материалов, которые в будущем найдут свое применение в электронике и не только.
Данные вещества будут использоваться не только в узких направлениях энергетики, но и в медицине, транспорте и быту. В период нехватки множества ресурсов человечество перейдет на органику и почти полностью откажется от традиционных методов, которые в скором времени уйдут в историю. А когда это произойдет, зависит от каждого ученого в отдельности и научного сообщества в целом
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Органическая электроника [Электронный ресурс]. URL: https://www.hmong.press/wiki/Organic_electronics (дата обращения: 20.09.21).
От имитации кожи до человекоподобных роботов: как работает органическая электроника [Электронный ресурс]. URL: https://hightech.fm/2020/10/07/organic-electronics (дата обращения: 20.09.21).
Органическая электроника [Электронный ресурс]. URL: https://postnauka.ru/faq/9617 (дата обращения: 20.09.21).
Органическая электроника — сказка или реальность? [Электронный ресурс]. URL: https://phys.msu.ru/rus/about/sovphys/ISSUES-2016/06(122)-2016/25255/ (дата обращения: 21.09.21).
Andreev D.A.
student
Chuvash State University named after I.N. Ulyanov
(Cheboksary, Russia)
ORGANIC ELECTRONICS: DREAM OR REALITY
Abstract: The paper presents alternative possibilities of using organic substances in production in electronics.
Keywords: electronics, substance, technique, organics.
Номер журнала Вестник науки №10 (43) том 4
Ссылка для цитирования:
Андреев Д.А. ОРГАНИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА: МЕЧТА ИЛИ РЕАЛЬНОСТЬ // Вестник науки №10 (43) том 4. С. 143 - 148. 2021 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/4859 (дата обращения: 26.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2021. 16+