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電池知识

納米新材料導電性“秒殺”石墨烯

来源:互聯網    2019-01-14 17:34    點擊量:

美國研究人員首次合成出層狀2D結構的電子晶體,從而将这一新興材料帶入納米材料“陣營”。研究人員表示,合成層狀電子晶體導電性能甚至优于石墨烯,有望用于研制透明導體、電池電極、電子發射裝置以及化学催化劑等諸多領域。新研究發表在最新一期《美國化学會志》上。

 

電子晶體屬于由正負離子組成的離子化合物,但其負電“離子”完全由電子取代,这些電子質量很小且不會呆在某個固定位置,而是到處遊離,偶爾與其他電子交換位置,行为表現更像電子氣體。这種特性賦予電子晶體高度電子移动和快速導電等性能。但科学家們通過理論推測認为,2D電子晶體容易與空氣和水發生化学反應,隻能在真空中才能穩定存在并保持其強導電性,因此很難在實验室合成。

 

在新研究中,北卡羅萊納大学教堂山分校應用物理和化学副教授斯科特·沃倫帶領團隊,用氮化二鈣分子合成出隻有幾個納米薄的2D單層電子晶體,還利用液體剝離技術設法讓大量納米單層電子晶體懸浮在溶液中,其中一種溶劑甚至能讓氮化二鈣納米單層穩定懸浮一個月之久仍能維持很好的電学特性。“我們克服了電子晶體從多層結構過渡到單層結構的技術難點,證明在合适的化学環境下,2D電子晶體能長時間保持結構和性能穩定。”沃倫解釋說。

 

沃倫團隊還通過實验證明,新2D納米單層電子晶體具有與金屬鋁相當的導電性;透明度也很高,10納米厚氮化二鈣薄膜的透光率达到97%;其表面結也达到現有電子晶體中最高值。研究人員表示,这些特性将導致新材料在諸多領域的應用,比如開發高透明性導電薄膜;沃倫還在與本田公司合作,用这類新材料研制高級電池。

 

沃倫表示,他們會繼續開發電子晶體的應用潛力,并解決實用過程中的各種挑戰,比如尋找合适塗層,讓電子晶體在空氣中也能保持穩定。

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