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2020-11-26 22:29 |
碳纳米材料取得突破 有望制成廉价自感材料
碳纳米材料在工业应用方面取得突破，斯科尔特科技公司实现在聚合物基体中添加碳纳米颗粒制备可以自诊断监测多功能材料，研究成果发表在《复合材料结构》杂志上。这是一个多阶段项目的一部分，最终目标是创造可利用现有工业制造路线整合和生产的自感材料。 Gu\q%'I
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随着全世界内对聚合物复合材料性能要求逐年提高，碳纳米颗粒受到了越发广泛的关注。研究表明，少量添加这种物质，就可以让材料机械性能大幅提高，并使其自然具备压阻导电性。然而，碳纳米颗粒的大规模生产仍受限制，需要密集的设备升级。 n8ZZ#}Nhg
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新研究探讨了碳纳米颗粒的加入对聚合物基体导电性的改变，以及在机械加载过程中，这种导电性本身是如何因为材料受力形变而变化的。反过来说，这就不再需要复杂的监测技术，只需一个万用表就行。 i6Emhji
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基本上，这种材料的使用有可能取代飞机等系统中的传感器，而这种材料本身能够提供测量结果。相同的材料和生产路线可用于制造用于电路印刷、电磁屏蔽和专用温湿度传感器等应用的导电材料。 .jjG(L
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碳纳米材料是早前材料学领域比较火热的项目，它指的是分散相尺度至少有一维小于100nm的碳材料。分散相既可以由碳原子组成，也可以由异种原子(非碳原子)组成，甚至可以是纳米孔。纳米碳材料主要包括3种类型：碳纳米管、碳纳米纤维、纳米碳球。 H*'IK' O
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由于碳纳米材料的尺寸较小，因此具有常规散装材料无法比拟的性能，包括高强度重量比(即强度高但重量轻)以及卓越的电气连接性。其具备独特的强度和导电性，被认为有可能取代计算机芯片中的硅。 [j/9neay e
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碳纳米管晶体管的电气功能和CMOS 晶体管很接近，同样都有栅、源、漏极，其沟道则是由碳纳米管构成。与CMOS晶体管类似，通过在碳纳米管的栅源漏极加电压可以改变碳纳米管的电流，从而形成电路。 Od,qbU 4O
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IBM目前就专门投入了大量资源，开发用于计算机芯片的碳纳米管，还取得了数百项专利。 @YTaS z$L
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今年5月，北京大学研究团队研发出了全新的提纯和自组装方法，可以制备高密度高纯半导体阵列碳纳米管材料，并且首次开发出了性能超越同等栅长硅基CMOS技术的晶体管和电路，展现出碳管电子学的优势。相关研究发表在了《科学》上。 } l} Bo.C
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不过，大规模生产是一个至关重要的问题。 |"CZ T#
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半导体行业已经在硅中投入了数万亿美元，相关企业不会离开这块利润丰厚的领域。 A0 C,tVd
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操纵碳纳米管中数十亿个微小结构是非常困难的，因为必须控制纳米管的取向以利用其独特性质。在广泛采用之前，需要改进生产方法以提供均匀，无缺陷的碳纳米管。 O`t&ldU
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（来源：前瞻网）
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