可持续电子材料:电子设计的未来
关键的外卖
由于资源的限制，电子工业的做法是不可持续的。
未来可能会有比黄金更好的导电材料。
对于新的可持续电子产品的选择，有很多积极的研究。
在我年轻的时候，我喜欢搭纸飞机。但是，随着时间的推移，我开始不满足于仅仅建造一架普通的纸飞机。相反，我想建造一些看起来真实的东西。我父亲不同意，他说纸张根本不能按照我想要的方式塑形。不过，我一直在尝试，直到我的手指和大脑做出了一架二战战斗机的样子。数英里长的胶带把纸的形状粘在一起。
让我们来谈谈同样的发明和独创性是如何寻求革命性的方式，我们将在未来建造电子电路。
可持续电子材料
未来将包含生物驱动的电子设计
新可持续技术可以重塑电子产业就像那次尝试建造一架逼真的纸飞机重塑了我的视角一样。如果没有可持续发展的影响，电子行业将面临挑战。当然，消费者/工业/军事/航空航天对电子设备的需求不会消失。然而，用于制造这些设备的材料已经减少，最终可能会消失。
我本可以像以前做过很多次一样，用一个塑料工具箱制造一架飞机。我可以用纸做一个模型，几乎不花什么钱，我父亲给我的挑战，促使我做一些不同的事情。以同样的方式，追求电子产品的可持续性——以及做一些不同的事情——把我们带回到了纸上。
可持续性围绕着使用以可再生资源为基础的原材料。可持续性的重要性在于充当环境的管家，在开采贵金属或采矿时不污染水供应用有毒物质填埋垃圾．用纸和纳米纤维素生产传感器是可持续发展的一个很好的例子。而不是在电子设备中使用PET薄膜，或者FR4在pcb中在美国，设计和生产过程可以指定使用可再生、可生物降解的纤维基纳米纤维素作为可行的替代品。
科学家们通过3D打印技术将纤维素更进一步。早期研究表明3D打印纤维素无线传感器可以将数据传输到物联网(IoT)．用改进的导电油墨压印独特的纤维素形状可能会导致新的柔性和可生物降解设备的生产。纸获胜。
虽然纳米纤维素衬底和绝缘体的概念看起来很有趣，但科学家已经在纸衬底上制造了壳聚糖质子导体。这一发展的意义在于融合了两种源于自然界的材料。壳聚糖质子导体，源于构成甲壳类外骨骼的结构聚合物，具有半导体特性。
现代问题的现代解决方案:电子生物制剂
一万年后，一位未来的考古学家将偶然发现一个古老的垃圾填埋场，挖掘出一个电子设备的塑料盒。然后，一组研究人员将惊叹于一个看似先进的文明如何使用这样的产品。由于生物塑料的引入，这个故事的结局可能会大不相同。智能包装可能包括生物塑料电路，其中包括传感器，以跟踪温度，并在分解成原始形式之前提供诊断。
生物塑料提供了一种解决方案，但其他电子生物材料也存在。下一个电路板可能由通过微生物作用产生的电子生物制剂组成。用微生物元件设计电路或生产由电子生物制剂组成的设备，使电子工业摆脱了依赖苛刻化学物质的传统做法。电子生物制剂的生产不需要大量的能量或任何有毒物质。
研究表明，电子生物制剂可以提高性能和设计灵活性。事实上，通过微生物过程产生的金属和半金属具有导电、电容、光致发光和光活性特性。研究团队已经证明，他们可以使用微生物方法来生产半导体材料。随着性能的提高，电子生物生产可以以最低的成本大规模进行。
电子创新来自生物实验室
与黄金同等重量的蛋白质?
导电性的黄金标准一直都是——嗯——黄金。然而，黄金和其他贵金属的使用呈现出一个有趣的伦理困境。在某些情况下，充满冲突的政权通过开采黄金来资助战争。此外，用于开采黄金的采矿活动有生命危险，并向饮用水中注入有毒尾矿。
可持续电子产品研究可能取代黄金作为主要导电材料。由细菌产生的蛋白质纳米线为存储设备、有机led、太阳能电池和生物传感器提供了所需的电导率。科学家们通过在蛋白质中引入半胱氨酸来构建导电纳米丝。半胱氨酸引起一种反应，使通常不导电的蛋白质变成导电的。
蛋白质的另一个应用是将电子元件放在硬明胶上。明胶的使用可使患者摄入生物医学应用。
生活电子作为未来的设计媒介
科幻小说经常提供这样一个前提:在思维、机动和寿命上，活体宇宙飞船都要比人类驾驶的宇宙飞船强。在许多情况下，对有机电子元件的研究已经开始赶上科幻小说。对聚合物的研究已经产生了具有p型和n型性质的半导体聚合物。随着高性能半导体聚合物的不断发展，这种器件可以应用于太阳能电池以及需要离子和电流传导的应用。
通过研究从渔业副产品中获得的DNA来生产光子学和有机电子，生命电子的概念变得更加现实。由于DNA具有光学透明度，因此它是有机led和光子阵列的基本组成部分。除了将DNA用于光学应用之外，科学家还将商业提取的DNA用作有机场效应晶体管的栅极电介质。
可持续发展就是现在
任何关于可持续电子材料的问题都应该从“何时”而不是“如何”开始。目前的模式正处于向可持续、可再生电子产品领域的重大转变的边缘。
虽然设计工具当然不能为你做出合乎道德的设计决策，Cadence的设计和分析工具套件可以确保任何适应或需求得到轻松满足。Allegro PCB Designer提供了一系列令人难以置信的布局解决方案，可适应的drc，强大的制造输出，以及建模和分析选项，让您的设计以您想要的方式出门。
如果您想了解更多Cadence如何为您提供解决方案，跟我们和我们的专家团队谈谈吧．