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研究人員開發出能像金屬一樣導電的噴塗“金屬”塑料

研究人員開發出能像金屬一樣導電的噴塗“金屬”塑料

2022-10-28 Comments 0 Comment

芝加哥大學的研究人員已經開發出一種材料,它可以像塑料一樣被製造出來,但它卻能表現出通常跟金屬相關的導電性能。傳統的金屬和有機導體是由直的、緊密排列的分子或原子組成。這允許電子在材料中流動,使其具有導電性。直到最近,科學家們認為一種材料必須具有這種直線結構才能有效地導電,但顯然情況並非如此。

Jiaze Xie是描述這種材料的論文的第一作者,他開始用多年前發現的但基本上被科學界忽視的材料進行實驗。具體來說,他創造了由硫、碳和氫組成的分子鏈並以一定的間隔穿插鎳原子。

令所有人驚訝的是,由此產生的材料被證明是一個強大的電導體。它還非常穩定,並能經受住熱、冷、空氣、濕度乃至酸的考驗而不發生任何意外。

該研究的論文第一作者John Anderson博士表示,這種材料是一種深色粉末,當作為薄膜放在表面上或像橡皮泥一樣壓制時,會變得五彩繽紛,閃閃發光。他說道:“據我們所知,它在250攝氏度以下是穩定的,”另外他還補充稱,這種材料的導電性與石墨相似。

科學家們還沒有完全理解這種材料為什麼或如何能夠導電。跟使傳統導體工作的直線、緊密排列不同,這種材料的分子結構是無序的–像一堆混亂的撲克牌。

據他們所知,這種材料似乎類似於有片狀或層狀的千層餅。即使它們側向旋轉,不再像一個整齊的堆疊,電子仍可以通過,只要這些不連貫的碎片重疊和接觸。

這種材料可能是可穿戴醫療設備的福音,而且由於它能耐受熱、濕、酸和鹼,它可能為一系列全新的耐用電子產品鋪平道路。它也很靈活,因為它可以很容易地被噴到或塗到表面上,或像油灰一樣被搗碎,並且在製造過程中不會受到熱量的限制。

這項技術還可以帶來更實用的電子紋身。早期的例子如超薄臨時電子紋身,其允許用戶僅僅通過觸摸他們的皮膚來控制智能手機等設備。

該團隊認為,他們剛剛開始對這種材料的可能性進行初步了解。Xie表示,他們認為他們可以使其成為二維或三維,甚至可能創造一個多孔的版本。通過添加不同的鏈接器或節點,他們甚至可以將額外的功能融入其中。

Anderson說道:“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。”

該團隊的研究已經發表在《自然》上。然而遺憾的是,目前還沒有關於第一批商業應用何時可能進入市場的消息。

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