Электронные устройства имеют очень ограниченный срок службы. Обычно мы думаем, что это связано с запланированным устареванием, но дело не только в этом. Ученые из Сиднейского университета обнаружили, что проблема кроется в самих материалах, из которых создается современная электроника.
Неизбежная смерть
По словам ученых, ферроэлектрические материалы, которые используются во многих современных устройствах, изнашиваются из-за повторяющейся механической и электрической нагрузки. Эти материалы, которые можно найти в чипах памяти, конденсаторах, приводах и сенсорах, накапливают усталость, постепенно теряют функциональность и, наконец, провоцируют фатальный сбой.
Ферроэлектрические материалы используются в большинстве электронных устройств. В частности, если у какого-то гаджета есть дисплей, то в нем точно используются компоненты их ферроэлектрических материалов. А значит, со временем гаджет “умрет”, как бы бережно вы с ним не обращались.
По словам ученых, очень важно, чтобы проблема усталости была решена. Это позволит уменьшить объемы электронных отходов, которые мы генерируем. Ежегодно на свалки попадают десятки миллионов тонн отработанной электроники. Некоторые из выброшенных устройств просто устарели, другие - сломались. Часто электронные устройства могут быть переработаны. Из них извлекают драгоценные металлы и повторно используют пластиковые платы. Но все же в большинстве случаев старая электроника просто остается на свалке.
Защита от усталости материала
Ученые Сиднейского университета впервые использовали электронную микроскопию, чтобы наблюдать процесс накопления ферроэлектрической усталости. Они смогли в реальном времени увидеть, как происходит деградация материала. ПО словам исследователей, количество дефектов растет с каждым циклом тестирования. После 130 циклов дефекты образца были минимальными, но уже после 280 циклов они были значительными.
Судя по всему, усталость материала нарастает быстрее, если в электрическом сигнале присутствуют помехи. Например, плохой контакт на плате, делающий сигнал “грязным”, ускоряет деградацию системы. Чем более чист сигнал, тем дольше живут ферроэлектрические материалы. Учитывая это, качество изначальной сборки гаджета может быть ключевым параметром его долголетия.
Чтобы понять процессы деградации электроники лучше, ученые намерены продолжить свои исследования. Если они смогут придумать, как продлить жизнь нашим гаджетам, люди смогут сэкономить на покупке новых устройств, а ущерб, наносимый окружающей среде человечеством, станет чуть меньшим.
