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新材料如塑料般製造但像金屬那樣導電

發布時間:2022-10-27 10:56:00來源: 科技日報

  美國芝加哥大學的科學家們(men) 發現了一種方法,可以製造出一種像塑料一樣製造,但導電性更像金屬的材料。這項研究發表在26日的《自然》雜誌上,展示了如何製造一種分子碎片雜亂(luan) 無章,但仍能極好導電的材料。這一突破表明了電子技術的一種全新的設計原則,可能為(wei) 新型材料的發明開辟道路。

  這項研究與(yu) 傳(chuan) 導性的規則相悖,對科學家來說,就像是看到一輛汽車在水麵上,但仍能以每小時約100公裏的速度行駛一樣。研究的資深作者、芝加哥大學化學副教授約翰·安德森說,“原則上,這開啟了一種全新材料的設計,這種材料具有導電性,易於(yu) 成型,在日常條件下非常堅固。”

  製造任何類型的電子設備,無論是智能手機、太陽能電池板還是電視,導電材料都是絕對必要的。到目前為(wei) 止,最古老和最大的一組導體(ti) 是金屬:銅、金、鋁。大約50年前,科學家們(men) 能夠使用一種被稱為(wei) “摻雜”的化學處理方法,製造出由有機材料製成的導體(ti) 。“摻雜”是指在材料中撒入不同的原子或電子,這些材料比傳(chuan) 統金屬更靈活,更容易加工,但問題是它們(men) 不太穩定,如果暴露在濕氣中或溫度太高,它們(men) 可能會(hui) 失去導電性。

  科學家們(men) 認為(wei) ,一種材料必須有內(nei) 部分子筆直、有序的排列,才能有效地導電。於(yu) 是,研究人員將鎳原子像珍珠一樣穿成一串由碳和硫製成的分子珠進行測試。

  令科學家驚訝的是,這種材料很容易導電,且導電性很強。更重要的是,它非常穩定。這種新材料可以在室溫下製造,還不受炎熱、寒冷、潮濕以及酸堿環境的影響。

  更令人驚訝的是,這種材料的分子結構是無序的。“從(cong) 基本麵來看,這不應該是一種金屬。”安德森說,“沒有一個(ge) 可靠的理論來解釋這一點。”

  科學家們(men) 試圖了解這種材料是如何導電的。經過測試、模擬和理論工作,他們(men) 認為(wei) 這種材料可以形成層,就像千層麵中的薄片。即使薄片橫向旋轉,不再形成整齊的千層麵堆疊,但隻要這些薄片相互接觸,電子仍然可以水平或垂直移動。

  安德森說:“這幾乎就像是導電的橡皮泥,把它塗在適當的位置,它就會(hui) 導電”。(張佳欣)

(責編:常邦麗)

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