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应变工程促进低维材料的新应用 帮助实现高温超导

盖世汽车 Elisha 2019-06-11 11:32:07
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(图源:BG官网)

盖世汽车讯 超导体永不停歇的电流可能为储能和发电带来新选择。但是,只有在一定临界温度以下,就是冰点以下几百摄氏度的低温,超导体才能实现零电阻,并且代价非常昂贵。据外媒报道,塞尔维亚贝尔格莱德大学(University of Belgrade)的物理学家们认为,他们找到一种方法,可以管控超薄单层晶园超导体(比如石墨烯),从而改变材料性质,为以后的器件创造新的人造材料。该校LEX实验室的Vladan Celebonovic表示:“通过拉伸双轴应变,提高临界温度,更容易实现高温超导。”

科研小组研究,当不同类型的力对材料施加“应变”时,低维材料(比如掺锂石墨烯)的电导率变化情况。应变工程已被用于微调大体积材料的性能,现在,在只有一个原子厚的低维材料中引入应变,可以使它们具有承受大的应变的优点,不会发生断裂。

导电性取决于电子的运动,该团队花了7个月的时间,精确推导出哈伯德模型中提到的这种运动的数学公式,最终从理论上验证电子的振动和输送。这些模型和计算方法揭示,在掺杂石墨烯和二硼化镁单层物质中,应变所引起的关键变化。“将低维材料置于应变下,会改变所有的材料参数值,这意味着我们可以根据不同的应用需求设计材料。”Celebonovic表示,石墨烯具有高弹性、强度和光学透明性,将应变控制与石墨烯的化学适应性结合起来,有可能开发出大量的新材料,应用前景非常广阔,比如柔性电子和光电器件。

Celebonovic和同事们,进一步测试两种单层石墨烯应变工程方法,对二维材料晶格结构和电导率的影响。对于液相“剥落”石墨烯片,研究小组发现拉伸应变会将单个薄片拉开,从而增加阻力,这种特性可用于制造传感器,如触摸屏和电子皮肤,电子皮肤是一种模仿人类皮肤功能的薄电子材料。贝尔格莱德大学石墨烯实验室的Jelena Pesic说:“通过对微机械剥落石墨烯样品,进行原子力显微镜研究,我们发现,石墨烯中产生的沟槽,可以成为很好的平台,用于研究石墨烯应变引起的局部电导率变化。这些结果可能推动我们的理论预测,帮助了解应变对一维体系电导率的影响。”

该团队表示,这些理论计算要付诸实践,将面临许多挑战。但是,不久的将来,他们的工作可能会“彻底改变纳米技术领域”。


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