玉米、菠菜、雞毛和未來(lái)電腦

王志成

種在田里的菠菜和長(zhǎng)在地里的玉米也能生產(chǎn)電腦，計(jì)算機(jī)插上雞毛更能“飛”，也許你會(huì)認(rèn)為這是匪夷所思、天方夜譚。但這一切，確實(shí)是在不久的未來(lái)即將實(shí)現(xiàn)的種種“回歸原色的自然電腦”。

“玉米”電腦

主機(jī)采用玉米材料——這種獨(dú)特的筆記本電腦正在引起人們的廣泛關(guān)注。今年初，日本富士通和富士通研究所聯(lián)合開(kāi)發(fā)成功了在筆記本電腦機(jī)身上采用以植物為原料的“生物降解塑料”的技術(shù)。

生物降解塑料既具有和普通塑料相同的特性，同時(shí)在使用后還可以通過(guò)土壤中的微生物，分解成水和二氧化碳，而且還具有燃燒后不會(huì)產(chǎn)生二惡英等有害物質(zhì)的特點(diǎn)。因此作為環(huán)保材料受到了廣泛關(guān)注，許多制造商也已經(jīng)開(kāi)始積極地將其應(yīng)用于包裝材料等領(lǐng)域，其影響甚至延伸到了電腦零部件。

上述兩公司開(kāi)發(fā)的筆記本電腦采用生物降解塑料的主要成分是聚乳酸。該聚乳酸以玉米等植物淀粉為原料，他們將其應(yīng)用到了筆記本電腦的機(jī)殼中。由于采取的是植物原料，因此不再消耗像由石油提煉制成的普通塑料那樣的有限資源。另?yè)?jù)介紹，生產(chǎn)時(shí)所需的能量也降低到了以前的一半左右。

雖說(shuō)原材料是植物，但是使用時(shí)的材料特性與普通塑料完全相同，具有與目前筆記本電腦所使用的聚碳酸酯和ABS樹(shù)脂基本相同的強(qiáng)度。另外，這種材料還不會(huì)因日常使用而變質(zhì)。目前僅在機(jī)身側(cè)面非常有限的部分采用了這種材料。盡管該公司希望在整個(gè)機(jī)殼中全面采用這種材料，但最大的障礙是如何確保阻燃性。

富士通和富士通研究所正在開(kāi)發(fā)不產(chǎn)生有害物質(zhì)的阻燃技術(shù)，并計(jì)劃從2010年開(kāi)始在整個(gè)筆記本電腦機(jī)殼中采用生物降解塑料。

在成本方面，采用這種材料，其費(fèi)用將比采用普通塑料提高50%。但是隨著生物降解塑料在全世界的生產(chǎn)普及，其市場(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始迅速擴(kuò)大，因此價(jià)格必然會(huì)不斷降低。即使是從日本國(guó)內(nèi)來(lái)看，生物降解塑料的市場(chǎng)需求量，1999年為2500噸，2003年為2萬(wàn)噸，到2010年估計(jì)將達(dá)到10萬(wàn)噸以上（日本生物降解塑料研究會(huì)的調(diào)查結(jié)果）。富士通分析認(rèn)為：到2015年該公司計(jì)劃在筆記本電腦機(jī)殼中全面采用生物降解塑料時(shí)，成本將降到與普通塑料相同的水平。

富士通不僅在筆記本電腦機(jī)殼中采用降解塑料，還希望將來(lái)能在鍵盤(pán)、臺(tái)式電腦機(jī)箱及外設(shè)等產(chǎn)品中也采用這種材料。也許在不久的將來(lái)，“回歸原色的自然電腦”將會(huì)變得非常普通。

“菠菜”電腦

在美國(guó)田納西州的橡樹(shù)嶺國(guó)家試驗(yàn)室，科學(xué)家們又為電腦找到了一個(gè)制造高速集成電路片的新方法。他們從菠菜中分離出了一種蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)能把陽(yáng)光轉(zhuǎn)變成植物所需的物質(zhì)，這個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程就是所謂的光合作用。這種蛋白質(zhì)被取名為“光合體系1號(hào)”，它吸收陽(yáng)光并利用光的能量把水分子分解成氫、氧和電子。讓橡樹(shù)嶺的專家們感興趣的就是這些電子，這些電子能在萬(wàn)億分之五秒的瞬間里流過(guò)“光合體系1號(hào)”的表面。

電子朝一個(gè)方向流動(dòng)就形成了一個(gè)電路，假如這個(gè)電路能夠被打開(kāi)和關(guān)上，它就成了一個(gè)開(kāi)關(guān)，就好像是你電腦中的袖珍開(kāi)關(guān)——也就是電路片。所不同的是：這個(gè)”菠菜集成片要比目前電腦中使用的、由工廠制造的硅集成片速度快得多，體積也小得多。這將會(huì)促進(jìn)毫微技術(shù)的發(fā)展。

這項(xiàng)研究屬于新興科學(xué)新生物電子學(xué)的一部分，它極有可能為我們?nèi)绾问褂媚茉磶?lái)一場(chǎng)革命。有朝一日，我們將用上自家菜園子里的植物作為能源，而不再依賴那些非再生性資源——如石油、煤和天然氣。

“雞毛”電腦

今年3月底，來(lái)自美國(guó)特拉華大學(xué)的化學(xué)工程師理查德?伍爾為自己研制的新一代微芯片注冊(cè)了專利。據(jù)說(shuō)這種微芯片可以用另一種材料取代硅——長(zhǎng)期以來(lái)的微芯片原材料，這種神秘材料就是雞毛。

伍爾說(shuō)，雞毛微芯片其實(shí)并不像聽(tīng)上去的那么怪異。傳統(tǒng)微芯片就是一塊集成了許多晶體管的硅芯片。如果想讓芯片在計(jì)算機(jī)里發(fā)揮神奇的功能，就必須讓電子信號(hào)傳過(guò)這些晶體管。

電子信號(hào)在某些材料中的傳播速度快于另外一些材料，在空氣中傳播得最快。但在金屬中，它將激起正電荷，從而影響其傳輸速度。盡管信號(hào)在硅片中的傳輸要比在空氣中慢，但來(lái)自硅的阻力還是小于許多其他材料，這也是硅長(zhǎng)期被用作微芯片材料的原因。為了使信號(hào)更好地傳輸，工程師們一直在尋找更大規(guī)模集成的辦法，在越來(lái)越小的芯片里放入更多的晶體管。加快芯片傳輸速度的另一個(gè)可行辦法是，找到一種比硅更適合電子信號(hào)傳輸?shù)牟牧?。因此伍爾開(kāi)始用雞毛進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。他知道，雞毛中有很多空氣。飛翔的鳥(niǎo)類羽毛既結(jié)實(shí)又輕巧，主要原因就在于羽毛中較高的空氣含量。

伍爾的研究小組用雞毛和植物油做成一塊形狀和觸感與硅片相似的復(fù)合材料。測(cè)試中，他們發(fā)現(xiàn)電子信號(hào)在復(fù)合材料中的傳輸速度差不多是硅片中的兩倍。盡管這個(gè)速度仍然比在空氣中慢，但伍爾說(shuō)，“我已經(jīng)高興得手舞足蹈了”。

伍爾承認(rèn)，雞毛芯片技術(shù)的前景“仍未可知”。因?yàn)槿绻娴纳像R，整個(gè)微芯片業(yè)將因此改變生產(chǎn)方法，而且說(shuō)不定還有其他的替代材料存在。伍爾說(shuō)，研究人員一直試圖在硅片中加入“微氣泡”來(lái)達(dá)到與雞毛同樣的效果。他認(rèn)為，這些氣泡“應(yīng)當(dāng)會(huì)非常有效——說(shuō)不定會(huì)與我們的那種復(fù)合材料一樣有效”。