Elektronik berbasis kayu untuk 6G yang berkelanjutan?
Electronics

Elektronik berbasis kayu untuk 6G yang berkelanjutan?


Lensa komposit berbahan nanoselulosa untuk frekuensi 6G, sekitar 800 antena. Kredit: Universitas Oulu

Jumlah elektronik di dunia terus bertambah. Penting untuk mempelajari bagaimana kita dapat membuat elektronik lebih bijaksana dan lebih berkelanjutan dibandingkan dengan metode produksi saat ini. Apa yang akan dilakukan teknologi baru dan akan digunakan untuk apa? Aspek-aspek ini menentukan bagaimana perangkat harus diproduksi dan dapat dibuat dari apa.

Antarmuka antara teknologi komunikasi dan teknologi material menarik, dan elektronik berbasis kayu merupakan jalur investigasi yang penting, terutama di negara seperti Finlandia di mana industri kehutanan mewakili seperlima dari ekspor barang. Prediksi tentang jenis aplikasi elektronik berbasis kayu yang dapat digunakan akan terlalu dini, tetapi lensa radio yang mengarahkan sinyal pemancar radio telah dibuat dari nanoselulosa.

Faktor pemandu utama dalam pembuatan elektronik adalah suhu pembuatan dan penggunaan energi. Suhu sedang diturunkan dan dalam banyak situasi produksi pada suhu kamar sudah memungkinkan. Bahan yang berbeda dioptimalkan untuk tujuan penggunaan elektronik tertentu: keberlanjutan, daur ulang, ketersediaan, ramah lingkungan, dan tentu saja juga harga, yang dipengaruhi oleh pengadaan, transportasi, dan pemrosesan. Metode manufaktur baru secara signifikan terkait dengan elektronik yang dapat dicetak, yang semakin kuat di wilayah Oulu. Produksi elektronika berbasis kayu merupakan salah satu bagian dari perkembangan elektronika cetak. Lensa radio adalah bagian sentral dari produksi teknologi baru di persimpangan teknologi radio dan elektronik tercetak.

“Kami sekarang membuat perangkat radio 6G untuk mendemonstrasikan komunikasi data secepat mungkin. Pada 6G frekuensi sinyalnya adalah 300 gigahertz, dan panjang gelombangnya sedemikian sehingga ukuran antena tidak perlu melebihi satu milimeter,” kata peneliti pascadoktoral Sami Myllymäki dari Unit Penelitian Mikroelektronika, Universitas Oulu, Finlandia.

Mengarahkan sinyal ke antena penerima adalah titik penting di mana lensa radio dibutuhkan. Lensa memfokuskan radiasi dan meningkatkan jarak antara pemancar dan penerima, sehingga memperluas jangkauan.

“Misalnya, kamera juga memiliki lensa karena memberikan gambar yang tajam. Demikian pula, di radio tujuannya adalah transmisi sinyal berkualitas tinggi, yang membutuhkan gambar lingkungan radio yang akurat. Lensa radio adalah bagian sentral dari menghasilkan teknologi baru,” jelasnya. Myllymäki, yang berspesialisasi dalam teknologi radio dan materi baru.

Salah satu tujuan 6G adalah menghadirkan kecepatan yang jauh lebih tinggi ke perangkat radio. Harapan di masa depan adalah mentransfer volume data yang secara besar-besaran melebihi kemungkinan sebelumnya hampir tanpa penundaan dan, tentu saja, sangat andal. Ini akan dimungkinkan dengan menaikkan frekuensi. Akibatnya, persyaratan kapasitas komputasi data yang akan dikirim juga akan meningkat pesat.

“Solusi peralatan kemudi daya komputasi dan frekuensi tinggi ke arah yang membebankan tuntutan tinggi pada mikroprosesor berbasis silikon, dan kecepatan transistor dalam amplifier didorong hingga ekstrem. Di sisi lain, tidak mungkin untuk diganti. silikon dengan bahan yang lebih mahal, yang harus diperhatikan saat melakukan inovasi sesuatu yang baru, ”renung Myllymäki.

Industri semikonduktor menggunakan plastik, keramik, dan logam. Sehubungan dengan bahan, pertimbangan diberikan untuk apa yang digunakan sekarang, dan bahan baru apa yang mungkin menggantikannya. Silikon adalah bahan utama, dan bahan baru apa pun akan dibandingkan dengannya. Materi baru secara alami harus lebih baik daripada yang sekarang dalam performa, tetapi juga dalam hal lain.

“Secara tradisional dalam elektronik, tujuannya adalah memasukkan benda-benda ke dalam ruang kecil, yang berarti terintegrasi erat. Hal ini dilakukan dengan memanfaatkan bahan dengan izin tinggi. Dalam 6G, tidak perlu memasukkan benda-benda ke dalam ruang yang lebih kecil. Untuk tujuan integrasi, ukuran kecil pada material baru sebagian besar telah mencapai batas yang masuk akal, “Myllymäki menunjukkan.

Lensa radio dari nanoselulosa

Jika kita menghitung pangsa elektronik dalam konsumsi keseluruhan plastik di dunia, itu cukup kecil. Oleh karena itu, elektronik berbasis kayu saja tidak akan memberi kita cara baru untuk memanfaatkan industri kehutanan, tetapi ini jelas merupakan salah satu kemungkinan di masa depan.

“Pencarian bahan baku pengganti plastik terus dilakukan. Ramah lingkungan itu penting, bahkan mungkin alasan yang paling penting. Nanoselulosa merupakan bahan pengganti yang alami dan menarik. Selain itu, daur ulang lebih mudah bila bahan tersebut larut dalam air,” Sami Myllymäki mengatakan, menambahkan bahwa bahannya juga rapuh, namun merupakan pilihan yang potensial.

“Nanoselulosa memiliki banyak manfaat: ringan, bahan yang kuat secara mekanis, dengan struktur rugi-rugi yang rendah untuk listrik, dan bahan mudah didapat. Keringan dan kehilangan rendah itu penting. Kehilangan sinyal dalam bahan perlu dibuat rendah. bahan terbaik bisa 99% udara dan kemudian proporsi kerugiannya sangat kecil. Kami sudah bisa mencetak bahan yang mirip dengan udara untuk tujuan penelitian — yang artinya sangat ringan. Namun, juga rapuh, “catat Myllymäki .

Nanocellulose digunakan dengan berbagai cara dalam produksi komponen: teknologi pengecoran cetakan, teknologi pencetakan, dan pencetakan 3D. Ini adalah agen pengikat yang bagus dalam material dan membentuk permukaan yang dapat dicetak. Ketika kita membahas bahan dengan permitivitas rendah, bahan tersebut mulai menjadi sangat berpori sehingga tidak memiliki permukaan yang berdekatan untuk konduktor listrik. Selulosa membuatnya cocok untuk pencetakan dan memberikan struktur pendukung yang diperlukan. Mereka terbentuk dari struktur tabung nano, yang berarti banyak udara yang tercampur. Sami Myllymäki menjelaskan masalah ini dengan antusias, meskipun komponen elektronik yang larut dalam air dan rapuh terdengar seperti titik awal yang aneh, untuk sedikitnya.

“Sebagai peneliti, kami mencari kemungkinan positif. Kami tidak boleh terjebak dengan masalah yang bermasalah. Saya juga percaya bahwa pasar akan memutuskan, yang berarti bahwa bahan permukaan pelindung dapat dikembangkan untuk lensa, yang artinya cukup tahan lama,” dan kelarutan air bukanlah halangan untuk digunakan, tetapi merupakan keuntungan yang signifikan pada tahap daur ulang.

Karakter multidisiplin Universitas Oulu sekali lagi menunjukkan kekuatannya ketika pengembang elektronik baru dari tempat yang sama memperoleh nanoselulosa yang dibuat khusus sebagai produk kerajinan tangan dari Finlandia utara. Massa berasal dari unit penelitian Fiber and Particle Engineering, yang bertujuan untuk mempromosikan penerapan sirkularitas dan bioekonomi dengan bantuan penelitian material.

Mencerminkan permukaan dan debu pintar

Sami Myllymäki mengkhususkan diri dalam teknologi radio dan mikroelektronika yang merupakan kombinasi hebat untuk penelitian 6G.

“Saya memiliki identitas seorang insinyur dan saya adalah penghubung antara bidang topik yang berbeda dan peneliti mereka.”

Baik 5G dan 6G membawa kita ke infrastruktur radio yang berat dan persyaratan komputasi yang kuat.

“Dan kemudian ada perangkat IoT yang dapat ditautkan ke internet. Perangkat tunggal yang sangat kecil cukup untuk menghasilkan informasi tertentu, misalnya, mengukur suhu. Elektronik struktural berkembang pada saat yang sama; perangkat dan bahan berfungsi sendiri-sendiri , elektronik diintegrasikan ke dalamnya sudah dalam tahap produksi, “kata Myllymäki.

Contoh yang menarik adalah permukaan yang mencerminkan yang diperlukan untuk membantu penyebaran sinyal saat komunikasi data nirkabel berkembang di lingkungan yang dibangun. Seperti apakah mereka? Dari sini kita dapat beralih ke bahan elektronik yang dapat dicetak berukuran besar. Materi harus disesuaikan secara elektronik, atau dapat dikontrol. Saat perangkat radio digunakan untuk mengarahkan sinyal ke permukaan, perangkat harus mampu mengarahkannya ke target yang diinginkan. Jadi, meneliti material baru dan mengembangkan lensa pengarah juga secara terpusat juga terkait dengan permukaan besar lingkungan binaan dan area permukaan pemantulan cerdas yang sangat menjanjikan.

Kepentingan berikutnya untuk Myllymäki, selain permukaan reflektif, adalah mempertimbangkan debu pintar yang sangat halus, atau perangkat yang mungkin dibuat di masa depan yang sangat kecil sehingga seperti partikel kecil.

“Kami para peneliti menawarkan alternatif. Tidak mungkin untuk pindah ke sesuatu yang baru jika belum dikembangkan terlebih dahulu. Budaya eksperimental harus dipertahankan. Kami dapat melakukannya ketika kami memikirkan tentang cara kerja 6G. Pengetahuan yang diteliti selalu mengalahkan tebakan,” Myllymäki menyimpulkan.


Menguraikan rahasia elektronik tercetak


Disediakan oleh University of Oulu

Kutipan: Elektronik berbasis kayu untuk 6G yang berkelanjutan? (2021, 20 April) diambil pada 20 April 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-04-wood-based-electronics-sustainable-6g.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten tersebut disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel Hongkong