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电子产品的下一代新材料会是怎样的

研究人员探索了一种新型碳在电子设备中的应用潜力。

一种新形式的原子级薄碳使科学家们兴奋不已,认为它可用于制造下一代可充电电池。这种被称为联苯网络的材料具有高导电性,并且可能比石墨烯储存更多的电能。

研究人员已经能够将碳原子的排列修改为包括六边形、正方形和八边形的网格,同时确保材料仍然只有一个原子厚。

研究人员发现原子级薄的碳同素异形体具有非常不同的电特性。“如果采用类似宽度的石墨烯纳米带,那么它们通常是半导体,而这种亚联苯更容易成为金属,”阿尔托大学应用物理系教授 Peter Liljeroth 说。他们使用隧道光谱实现了 21 个原子宽度的联苯网络。

研究人员建议,分析更大规模的样品有助于展示联苯阳极是否可以提高常用于手机和电动汽车的锂离子电池的效率。

“如果你有块状或多层联苯……那么有理论预测,锂存储容量应该比石墨烯更高,远高于石墨烯,”Liljeroth 博士说。

实施联苯网络的主要挑战是合成过程的准确性,将质量足够的联苯带或带压缩在一起以形成更大的薄片,而材料的某些部分不会默认为石墨烯。

这些材料的导电性允许以最小的规模形成用于电子产品的导线。由铜等金属制成的电线通常会通过电迁移过程以原子厚度退化。像联苯这样的材料有助于避免这些困难。

“这是必须克服或解决的问题之一,碳基材料在这方面非常出色,”Liljeroth 教授说。

瑞士联邦实验室纳米技术@表面实验室负责人罗曼法塞尔教授说:“我想说有很多潜力......现在他们已经证明这些结构是可行的,它们是稳定的,至少在这些条件下是这样。”材料科学与技术 (EMPA)。

据他先容,这种方法很难扩大规模。“一个方向是优化合成以实现大面积的 2D 网络,比如说电极之类的东西,但另一个方向是找到一种方法来制造明确定义的纳米带——所以只是 1-D 变体材料,”他说。

“在某些情况下,一种新材料开辟了一些现有技术根本无法做到的事情,然后它可以更快地突破,”Liljeroth 教授说。“但我不知道联苯——大家得看看。”

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