芝大科学家造出全新导体 或颠覆电子行业

【新唐人北京时间2022年10月27日讯】对电子设备来说,无论是iPhone、太阳能电池板还是电视机,导电材料是必不可少的。芝加哥大学(University of Chicago)的科学家们制造出了一种新材料,既可以像塑料一样弯曲,又具备金属一样的导电性,这一突破可能会颠覆电子行业。

周二(10月26日)发表在《自然》(Nature)杂志上的这项新研究展示了如何制造一种极好的导电材料,而这种材料是通过将分子碎片杂乱无章地排列在一起制作成的,与人们所知的所有导电规则相悖。

长期以来,人们认为导体必须有笔直、紧密的分子排列,才能有效地导电。与传统的方式不同,芝加哥大学的科学家们通过将分子碎片以杂乱无章的形式排列,结果新材料既可以导电又更具灵活性。

该研究的资深作者安德森(John Anderson)在一份声明中表示,科学家们说,这种新材料就像“导电的橡皮泥——你把它碾压到位,它就会导电”。

研究人员将镍原子像珍珠一样串到一串由碳和硫制成的分子中。令科学家们惊讶的是,这种材料很容易就能高效地导电。更重要的是,它非常稳定。

“我们加热它,冷却它,将它暴露在空气和潮湿的环境中,甚至将酸和碱滴在上面,都没有发生任何变化。这对于一个必须在现实世界中运作的设备来说是非常有帮助的,”该论文的第一作者Jiaze Xie说。

“从基本情况来看,这不应该能够成为一种金属,”安德森说。

到目前为止,最古老和最大的一组导体是金属,如铜、金及银等。然后,大约50年前,科学家们能够创造出由有机材料制成的导体,这些材料比传统的金属更灵活,更容易加工,但麻烦的是它们不是很稳定,如果太潮湿或温度过高,它们就会失去导电性。

安德森说:“原则上,这为设计一类全新的材料开辟了道路,这些材料可以导电,易于成型,并且在日常条件下非常坚固。”

科学家们很兴奋,因为这一发现为电子技术提出了一个根本性的新设计原则。他们解释说,导体是如此重要,几乎任何新的技术发展都开辟了新的路线。

新材料的一大亮点是其提供了新的加工选择。例如,金属通常必须被熔化才能被制成芯片或设备的正确形状,这就限制了你能用它们做什么,因为设备的其它部件必须能够承受加工其产生的热量。

新材料没有这样的限制,它可以在室温下制造,也可以用于需要承受热、酸、碱或潮湿的设备。

该团队还在探索新材料的不同形式和功能。“我们认为我们可以使其制成二维或三维的,多孔的,甚至通过添加不同的连接器或节点引入其它功能,”Jiaze Xie说。

(记者李昭希综合报导/责任编辑:林清)

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