6G Flagship观点:设计零废弃的6G生态系统
产业动态 | 2025/5/22 13:47:25
快速发展的技术正在颠覆人们对电子设备的传统认知。新兴的交互界面,包括无接触系统、嵌入式表面和脑机接口,正在推动对电子设备的需求,这些设备不再局限于屏幕和外壳,而是融入材料、服装以及建筑环境本身。
与此同时,紧凑、强大且大规模生产的硅基电子设备在灵活性、集成性和环境可持续性方面面临着越来越多的限制。如今的挑战在于,优先考虑可持续、可适应且无缝集成的解决方案,而不是单纯追求速度和微型化。
绿色结构电子技术开辟了一条新路径:利用可生物降解材料和低能耗工艺制造系统,使其成为环境的一部分,并在完成使命后自行消失。
从木质纳米纤维素到可打印的碳复合材料
电子设备正在超越刚性盒子的限制。从木质纳米纤维素到可打印的碳复合材料,研究人员正在开发不依赖稀有金属或有毒化学物质的基底、导体和绝缘体。这些材料具有柔韧性,重量轻,可在室温下加工,非常适合3D打印和喷墨打印等可扩展且易于获取的方法。
结构电子技术的应用范围远不止可穿戴设备。它们使通信和传感系统能够融入表面、墙壁、日常材料,甚至生物组织。在6G时代,连接性成为我们周围环境的属性,而不仅仅是我们携带的东西。
智能尘埃与零废弃连接
智能尘埃是指毫米级无线传感器网络,用于监测温度、运动、空气质量或结构健康。这些微型设备必须安全、节能且易于处理。它们不再依赖传统的硅和重金属,而是可以由可生物降解的基底和无毒的功能材料制成。碳基墨水制成的可打印超级电容器可以为其供电,完成任务后几乎不会留下任何环境足迹。这代表了一种临时的、零废弃的连接模式,符合6G规模部署的目标。
数字制造与循环经济电子产品
数字制造正在改变我们设计和生产电子设备的方式。工程师不再大规模生产刚性设备,而是可以将传感器作为设计文件下载,打印到可回收或可堆肥的薄膜上,并在使用后安全处理。
这种转变改变了传统的供应链,减少了过剩库存,并减少了运输和制造过程中的碳排放。然而,这一过程将依赖于支持低温、增材制造的材料,并允许安全的生命周期结束处理。
通过实现电子设备的本地生产、目的性使用和负责任的回收,数字制造使我们更接近6G所设想的灵活、分布式和可持续的系统。
为6G设计
6G将提供更快的数据传输速率和新的频段,但仅靠性能是不够的。设备还必须:
• 对人类和生态系统安全
• 设计为有限使用寿命且无毒可处理
• 不需要高温或强化学品制造
• 轻便且能适应不同表面
• 符合循环经济原则
纤维素基底可以根据射频功能进行调整。导电聚合物和碳复合材料提供了更多材料选择,其中许多可再生物质来自北欧和欧洲。
挑战依然存在。绿色材料的电导率仍低于金属。其稳定性,特别是在户外或长期使用时,也需要进一步提升。数字设备蓝图的分发和验证标准仍在不断发展。然而,原型已经存在,演示设备正在运行,技术路径也越来越清晰。
嵌入智能与尊重自然
传统的电子设备模式——刚性、资源密集型且一次性使用——已不再可行。未来需要的是从一开始就为可持续性设计的、可适应性强且具有情境感知能力的系统。
绿色结构电子技术不仅仅是减少环境影响的手段。它们是新型互动和智能的基础:设备在出现、运行并在完成使命后悄然消失。
电子设备正在超越屏幕和外壳的限制。它们正在融入材料、环境和日常生活。为了履行这一新角色,我们必须在功能上使其高效,同时在环境上也使其友好。这并非妥协,而是进化。