芝大科學家造出全新導體 或顛覆電子行業

【新唐人北京時間2022年10月27日訊】對電子設備來說,無論是iPhone、太陽能電池板還是電視機,導電材料是必不可少的。芝加哥大學(University of Chicago)的科學家們製造出了一種新材料,既可以像塑料一樣彎曲,又具備金屬一樣的導電性,這一突破可能會顛覆電子行業。

週二(10月26日)發表在《自然》(Nature)雜誌上的這項新研究展示了如何製造一種極好的導電材料,而這種材料是通過將分子碎片雜亂無章地排列在一起製作成的,與人們所知的所有導電規則相悖。

長期以來,人們認為導體必須有筆直、緊密的分子排列,才能有效地導電。與傳統的方式不同,芝加哥大學的科學家們通過將分子碎片以雜亂無章的形式排列,結果新材料既可以導電又更具靈活性。

該研究的資深作者安德森(John Anderson)在一份聲明中表示,科學家們說,這種新材料就像「導電的橡皮泥——你把它碾壓到位,它就會導電」。

研究人員將鎳原子像珍珠一樣串到一串由碳和硫製成的分子中。令科學家們驚訝的是,這種材料很容易就能高效地導電。更重要的是,它非常穩定。

「我們加熱它,冷卻它,將它暴露在空氣和潮濕的環境中,甚至將酸和鹼滴在上面,都沒有發生任何變化。這對於一個必須在現實世界中運作的設備來說是非常有幫助的,」該論文的第一作者Jiaze Xie說。

「從基本情況來看,這不應該能夠成為一種金屬,」安德森說。

到目前為止,最古老和最大的一組導體是金屬,如銅、金及銀等。然後,大約50年前,科學家們能夠創造出由有機材料製成的導體,這些材料比傳統的金屬更靈活,更容易加工,但麻煩的是它們不是很穩定,如果太潮濕或溫度過高,它們就會失去導電性。

安德森說:「原則上,這為設計一類全新的材料開闢了道路,這些材料可以導電,易於成型,並且在日常條件下非常堅固。」

科學家們很興奮,因為這一發現為電子技術提出了一個根本性的新設計原則。他們解釋說,導體是如此重要,幾乎任何新的技術發展都開闢了新的路線。

新材料的一大亮點是其提供了新的加工選擇。例如,金屬通常必須被熔化才能被製成芯片或設備的正確形狀,這就限制了你能用它們做什麼,因為設備的其它部件必須能夠承受加工其產生的熱量。

新材料沒有這樣的限制,它可以在室溫下製造,也可以用於需要承受熱、酸、鹼或潮濕的設備。

該團隊還在探索新材料的不同形式和功能。「我們認為我們可以使其製成二維或三維的,多孔的,甚至通過添加不同的連接器或節點引入其它功能,」Jiaze Xie說。

(記者李昭希綜合報導/責任編輯:林清)

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