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电子产品的下一代新材料会是怎样的

研(yan)究人员(yuan)探索了一种新型碳在电子设备中的应用潜(qian)力。

一种(zhong)新形(xing)式的(de)原子级薄(bo)碳(tan)使(shi)科学家们兴奋不已,认(ren)为(wei)它可用于制造下一代可充(chong)电(dian)电(dian)池(chi)。这种(zhong)被称为(wei)联(lian)苯网络(luo)的(de)材(cai)料具有(you)高(gao)导(dao)电(dian)性,并且可能比石墨(mo)烯储存更多的(de)电(dian)能。

研究人(ren)员已经能够将碳原子(zi)的(de)排(pai)列修改为包括六边形(xing)、正方形(xing)和八边形(xing)的(de)网格(ge),同(tong)时确保材料仍然只有(you)一(yi)个原子(zi)厚(hou)。

研究(jiu)人员发现(xian)原子级薄的碳同素(su)异(yi)形(xing)体具(ju)有非常不同的电特(te)性。“如果采用类似宽度(du)的石墨(mo)烯纳米带,那么它们(men)通常是半(ban)导体,而这(zhei)种亚联(lian)苯(ben)更容易(yi)成为(wei)金属,”阿尔托大学应用物理系教授 Peter Liljeroth 说。他们(men)使用隧道光(guang)谱(pu)实现(xian)了(le) 21 个原子宽度(du)的联(lian)苯(ben)网(wang)络(luo)。

研究人员建议,分析(xi)更大规模的(de)样品有助(zhu)于展示联苯阳极是(shi)否可(ke)以提高(gao)常用于手机和电(dian)动汽车的(de)锂(li)离子电(dian)池的(de)效(xiao)率。

“如果你有(you)块状或多(duo)层联苯……那么有(you)理论(lun)预(yu)测,锂(li)存储容量应该比石墨(mo)烯更高(gao),远高(gao)于石墨(mo)烯,”Liljeroth 博士说。

实施联苯(ben)网络的(de)(de)主要挑战(zhan)是(shi)合成过(guo)程(cheng)的(de)(de)准确(que)性,将质量足够的(de)(de)联苯(ben)带(dai)或带(dai)压缩在一起以形成更大的(de)(de)薄(bo)片,而(er)材料的(de)(de)某些(xie)部分不会默(mo)认为石墨烯。

这(zhei)些材料(liao)的导电(dian)性允许以最(zui)小的规(gui)模(mo)形成(cheng)(cheng)用于电(dian)子(zi)产品的导线。由(you)铜(tong)等(deng)金属制成(cheng)(cheng)的电(dian)线通(tong)常会通(tong)过(guo)电(dian)迁移过(guo)程以原子(zi)厚度(du)退化。像联苯这(zhei)样的材料(liao)有助于避免这(zhei)些困难。

“这(zhei)是必须克服或解(jie)决(jue)的问题之(zhi)一,碳基材料在这(zhei)方面非常出(chu)色,”Liljeroth 教授说。

瑞士联邦实验室纳米(mi)技术(shu)(shu)@表(biao)面实验室负责人罗曼法塞尔教授说:“我想(xiang)说有(you)很多潜力......现(xian)在他们已经(jing)证明这些(xie)结构是(shi)可行的,它们是(shi)稳定的,至少在这些(xie)条件下是(shi)这样。”材(cai)料(liao)科学(xue)与技术(shu)(shu) (EMPA)。

据他(ta)介绍,这种方法(fa)很难扩大规模(mo)。“一个方向是优化(hua)合成以实现(xian)大面积(ji)的 2D 网络,比(bi)如说(shuo)电极之(zhi)类的东西(xi),但(dan)另一个方向是找到一种方法(fa)来制造明确定义的纳米带——所以只是 1-D 变(bian)体材料,”他(ta)说(shuo)。

“在某些(xie)情(qing)况下,一种新(xin)材料开辟了一些(xie)现(xian)有技术(shu)根本(ben)无(wu)法做到的事(shi)情(qing),然后它可以(yi)更快(kuai)地突破,”Liljeroth 教授说。“但我(wo)不知道联(lian)苯——我(wo)们得看(kan)看(kan)。”

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