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基于薄膜煤材料的电子器件  

2016-04-21 23:28:04|  分类: U3 科技频道 |  标签: |举报 |字号 订阅

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说到薄膜电子材料,很多人第一时间想到的肯定是石墨烯。作为硅基材料的“继任者”,它有着诸多出色的特性。然而麻省理工学院的科学家们,却将目光瞄向了石墨烯“身份卑微”的亲戚——煤炭。

研究人员们已经首次打造出基于薄膜煤材料的电子器件,而这种丰富而廉价的材料,可用于电子设备、太阳能面板、以及电池等领域。

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科学家们已经创建出了基于煤块的纳米薄膜材料版本,且有望挑战石墨烯和硅材料

根据组合物、年代、压缩等“参数”,煤炭大致被分成四种不同的类型。比如褐煤(lignite)属于天然压缩泥炭形成的软棕色可燃沉积岩,此外还有次烟煤(sub-bituminous)、烟煤(bituminous)、无烟煤(压缩碳含量很高、杂质比其它几种更少)。

在本例中,麻省理工的研究人员们分析了所有四种类型煤炭的化学、电子、光学等薄膜性质,最后确定无烟煤是最合适的实验品。

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MIT研究团队三人组(左至右),Jeffrey GrossmanBrent KellerNicola Ferralis

尽管煤炭早已是人们最常使用的丰富物质之一,但它们中的绝大部分都被用于燃烧,有关它的电光学性质却很少被人研究。

为了制备研究用的材料,他们想出了一种方法将无烟煤粉碎成末,经溶液中悬浮,然后均匀铺开在薄膜基板上。

这点类似于电子行业在制造石墨和硅材料时的准备工作。但不同的是,制备后的煤材料无需达到99%以上的纯度。因为它在粉末形式下即可直接使用,而无需进一步精炼。

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薄膜煤可承受的温度,远远超过了电子设备通常所使用的材料

Grossman教授表示,比之硅和石墨,新材料的主要优点是成本低,低到令人难以置信。而且它的制备过程也相当简单,因而能够以非常低的成本来生产。

尽管硅和石墨烯也“相对丰富”,但它们对于纯化的要求太高,成本远高于薄膜煤材料。后者的导电与电阻路径很容易调谐,其本质上非常健壮、天然具备很高的热稳定性。

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《纳米快报》(Nano Letters)期刊上。

来源:http://www.guancha.cn/Science/2016_04_21_357793.shtml

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