Vezetőképes műanyag, a jövő chipjeinek alapanyaga © hvg.hu

Az Economist legutóbbi számában megjelent írás beszámol egy Hermann Hauser nevű brit vállalkozóról. A férfi az elmúlt év során közel száz találmányhoz és ötlethez nyújtott támogatást. Azok közül a cégek közül, amelyeknek az útját Hauser egyengette, mára három már milliárd dolláros óriásvállalattá nőtte ki magát. A szintén a vállalkozó „keze nyomát” viselő, Cambridge-i székhelyű, hat éve alapított Plastic Logic épp most kapcsol magasabb sebességi fokozatba.

A cég január hónapban bejelentette, hogy mintegy százmillió dolláros befektetéssel megépíti első üzemét a németországi Drezdában. A vállalkozás célja a világon elsőként beindítani a műanyag alapú félvezetők nagyüzemi gyártását.

Ha a projektet sikerre viszik, komolyan megrendülhet a számítástechnika fogalmával szinte eggyé vált szilícium chipek piaca. A kézzelfogható indokok pedig okot adnak a bizakodásra. A szilícium lapkák ugyanis távolról sem tökéletesek. A gyártási folyamatokhoz jelentős befektetés, magas hőmérséklet és jó néhány nehezen kezelhető, illetve veszélyes vegyi anyag is társul. Az alternatíva jóval költséghatékonyabb, és kevésbé körülményes. A Plastic Logic ugyanis polietilént, a világ egyik leggyakrabban alkalmazott polimerjét használja majd az apró lapkák gyártásához.

A cég szándékainak jelentősége abban rejlik, hogy most először próbálkozik valaki ilyesmivel. Siker esetén a műanyag chipeket szilícium alapú társaikhoz képest tizedakkora áron lehetne beszerezni. Ez pedig hihetetlen lehetőségeket kínál a digitális világ számára.

„Műanyag fóliákon a félvezető hatást a felületükre felvitt félvezető tintával kialakított mintázat segítségével érik el” – nyilatkozta a hvg.hu-nak Rácz Ilona, a Bay Zoltán Anyagtudományi és Technológiai Intézet polimer kompozit kutatási osztályvezetője. „A tinta a felület egyes részeit nedvesíti, más részeitől távol marad, így alakul ki a logikai műveleteket lehetővé tévő mintázat. Egy ilyen lemez több rétegből áll, így alakíthatóak ki a nyomtatott áramkörök. Előnye, hogy újrafelhasználható, s kiváló alapanyaga lehet kijelzőknek, tranzisztoroknak, memóriakártyáknak, és környezetbarát akkumulátoroknak is.”

A technológia egyik fejlesztője, a Xerox 2004-ben olyan nagy teljesítményű folyékony adalékanyagot – tintát - fejlesztett ki, amely lehetővé teszi, hogy a tranzisztorok félvezető csatornáit alacsony hőmérsékleten és nyílt levegőn nyomtassák, ez pedig fontos tényező az olcsó gyártás megvalósításához. Az eddig alkalmazott hasonló folyamatokhoz magas hőmérsékletre és zárt rendszerre volt szükség.

Beng Ong, a Xerox Research munkatársa a Xerox Research Centre of Canadával együttműködve olyan anyagokat fejlesztett ki, amelyek vezetők és dielektromos komponensek nyomtatását is lehetővé teszik, így az áramkörökhöz szükséges három összetevő – félvezető, vezető és dielektromos rész – úgy készülhet, mintha csak egy dokumentumot nyomtatnánk. A technológia segítségével nagyméretű, lapos és rugalmas képernyők, illetve kisméretű mikroelektronikai eszközök, mint például RFID-címkék.

Digitális papír prototípus. A szöveg iPodja? © Fujitsu

A félvezető műanyagok és műanyag áramköröknek köszönhetően a jövőben teljesen megváltozhatnak a minket körülvevő elektronikai eszközök. Eltűnhetnek például a törékeny képernyők és kijelzők. A műanyag monitor kibírhatja a legalaposabb gyermekkezek rombolását, illetve ellenáll a legszétszórtabb, legügyetlenebb felhasználó által jelentett „fenyegetésnek” is.

A műanyag chipek térhódításának egyik újabb áldozatai lehetnek a könyvek. Mostanáig a nehéz, nagyméretű, körülményes e-bookok nem igazán keltették fel a közönség érdeklődését. Hauser szerint azonban most jön majd el a „szövegalapú iPodok” ideje. Képzeljünk el egy könnyű, kisméretű hordozót, amelyen óriási mennyiségű adatot vihetünk magunkkal. Egy vagy két éven belül a drezdai Plastic Logic üzem milliószám onthatja majd magából a hajlékony félvezető lapokat, amelyek nem vastagabbak egy hitelkártyánál. A cég minden valószínűség szerint a bejáratott márkák nagybani beszállítója lesz, nem valószínű, hogy saját termékkel tűnnének fel a fogyasztói piacon. Ami pedig az új generációs e-könyveket illeti, lehet, hogy sokan élménynek tekintik a könyvek lapozgatását, azonban még a legkényesebb ízlésű bibliofil is alighanem eljátszik majd a gondolattal, milyen lehet száz regényt a belső zsebünkben hordozni egyetlen műanyag kijelzőn.

Egy évtizeden belül pedig megjelenhetnek az eldobható műanyag chipek, amelyek segítségével a legtipikusabb sci-fi klisék kelhetnek életre. Például egy mikrochip egy konzerv csomagolásán, amely egy kis hangszóró segítségével receptötleteket ad a fogyasztónak. De megjelenhetnek olyan játékok is, amelyek egy gombnyomásra elmagyarázzák a tulajdonosnak, hogy miként működnek.

Igyekezniük kell azonban a drezdaiaknak, ugyanis – annak ellenére, hogy a Plastic Logic már 2005 novemberében beadott egy szabadalmat a félvezető műanyagokra - az ausztrália keleti partján található Griffith University kutatói 2006 tavaszán nekiláttak megalapítani a bemutató gyártást lehetővé tévő üzemüket.

A kutatást vezető David Thiel professzor és csapata szabadalmat kért egy új típusú áramkörre, amely segíthet az e-hulladék egyre növekvő problémájának megoldásában. A technológia jelentős mértékben használ újrafelhasználható alapanyagokat, s jóval kevesebb veszélyes vegyi anyagra van szükség, mint a hagyományos nyomtatott áramkörök esetében.

Thiel akkor, egy Future Materials nevű weboldal számára nyilatkozva elmondta, szoros együttműködésben állnak egy céggel, amely támogatja egy bemutató üzem létesítését.

„Ausztrál találmányról van szó” – mondta a kutató. „Igyekszünk megteremteni a bemutatkozáshoz szükséges feltételeket.

A professzor szerint a műanyagalapú áramköröknek számos környezeti előnyük van. Az előállításhoz ugyanis többféle műanyagot használhatnak.

„Úgy véljük, hogy újrafelhasználható műanyagokat tudunk majd használni” – magyarázta a kutatásvezető. „Ezután jöhetnek a biológialiag lebomló műanyagok, vagy a keményítő-alapú műanyagok. Ezeknek a technológiáknak a segítségével jelentősen leegyszerűsíthetjük az újrafelhasználási folyamatot.”

Thiel szerint az áramkörökben használt műanyagok kategóriájukban az elsők, azonban megfelelnek a 2006 július 1-án elfogadott Európai Uniós törvényeknek, amelyek a veszélyes anyagok használatára (Restriction of Hazardous Substances – ROHS), illetve az e-hulladék kezelésére (Waste of Electrical and Electronic Equipment – WEEE) vonatkoznak. A hagyományos polikarbonátok, amelyek ólom-alapú forrasztásokat tartalmaznak, nem felelnek meg az új szabályozásnak.

„Ezeknek a törvényeknek komoly hatása lehet még azokra a gyártókra is, amelyek nincsenek jelen az EU piacán, ugyanis várhatóan egyre több ország vezet majd be hasonló szabályozást, s így felerősödik a technológia iránti kereslet” – fejtette ki a professzor. Hozzátette, számos további technológia – mint például a nyomtatott, organikus elektronika – megfelel az új, zöldebb elektronikai eszközökkel kapcsolatos elvárásoknak, azonban ezek egyelőre a kutatás-fejlesztési fázisban vannak.”

50 millió tonna e-hulladék termelődik évente. A műanyag chipek változtathatnak ezen. © AP

Emellett mintegy ötödére csökkenhet a gyártási költség, ugyanis míg az ólommentes áramkörök előállításához több mint egymillió dolláros berendezés szükséges, a műanyag lapkák készítését 100 000 – 200 000 dollárból meg lehet oldani.

A gyártási folyamat során csupán minimális, folyékony hulladék keletkezik, amely hozzájárhulat az e-hulladék probléma enhyítéséhez. Ez pedig fontos tényező lehet az elektronikai eszközök gyártói számára, ugyanis rájuk hatalmas nyomás nehezedik, hogy környezetbarát módszereket alkalmazzanak.

„Az emberek három-öt évente lecserélik a számítógépeiket, mobiltelefonjaikat” – tette hozzá Thier. „Ezért az újrafelhasználhatóság egy kulcsfontosságú tényező.”

A technológiát tulajdonképpen bármilyen eszközben fel lehet használni, amely alacsony feszültséggel működik, s apró darabokból épül fel. A Griffith egyetem kutatói a Reid Industrial Graphic Products nevű céggel dolgoznak együtt, hogy belépő termékeket fejlesszenek ki az elektronikai ipar számára. A Circuits in Plastic elnevezésű technológia világelső volt a tavalyi év során. A gyártási folyamat során vezető bevonattal ellátott „pályákat” nyomtatnak közvetlenül polikarbonát lapkákra, amelyen az egyes komponensek találhatóak. Így leegyszerűsödik a gyártás és a csomagolás.

Sunil Herat, az egyetem hulladékkezeléssel foglalkozó előadója szerint a világ e-hulladék problémája egyre csak nőni fog, ahogyan az elektronikai eszközök életartama egyre rövidül. A komponensek gyártása során keletkező veszélyes hulladék pedig megfelelő elhelyezést igényel. Mindezekre választ adhat a műanyag áramkörök megjelenése.

Persze akadhatnak olyanok is, akik a fenti sorokat olvasva csak legyintenek, nekik viszont érdemes belegondolni, hogy a világ legnagyobb szilícium alapú chipgyártója befektetőként támogatja a Plastic Logic projektjét.