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科學家發現新方法可制造出像塑料一樣的導電材料

2022-10-27 09:03:36 來源：科技日報

美國芝加哥大學的科學家們發現了一種方法，可以制造出一種像塑料一樣制造，但導電性更像金屬的材料。這項研究發表在26日的《自然》雜志上，展示了如何制造一種分子碎片雜亂無章，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，可能為新型材料的發明開辟道路。

這項研究與傳導性的規則相悖，對科學家來說，就像是看到一輛汽車在水面上，但仍能以每小時約100公里的速度行駛一樣。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，易于成型，在日常條件下非常堅固。”

制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。到目前為止，最古老和最大的一組導體是金屬：銅、金、鋁。大約50年前，科學家們能夠使用一種被稱為“摻雜”的化學處理方法，制造出由有機材料制成的導體。“摻雜”是指在材料中撒入不同的原子或電子，這些材料比傳統金屬更靈活，更容易加工，但問題是它們不太穩定，如果暴露在濕氣中或溫度太高，它們可能會失去導電性。

科學家們認為，一種材料必須有內部分子筆直、有序的排列，才能有效地導電。于是，研究人員將鎳原子像珍珠一樣穿成一串由碳和硫制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制造，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。“從基本面來看，這不應該是一種金屬。”安德森說，“沒有一個可靠的理論來解釋這一點。”

科學家們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，他們認為這種材料可以形成層，就像千層面中的薄片。即使薄片橫向旋轉，不再形成整齊的千層面堆疊，但只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，把它涂在適當的位置，它就會導電”。

關鍵詞：導電材料芝加哥大學智能手機太陽能電池板