上海硅酸盐所发现全球首个非金属半导体材料室温下可弯曲还摔不碎

延展性是金属和合金中常见的机械性质,在无机半导体和陶瓷中非常少见。近日,中国科学院上海硅酸盐研究所史迅研究员、陈立东研究员与德国马普所合作,发现了世界首个室温下可弯曲、摔不碎的非金属半导体材料硫化亚银。这是一种典型的半导体,却具有非常反常的良好延展性和可弯曲性,有望在柔性电子中获得广泛应用。


上海硅酸盐所发现全球首个非金属半导体材料室温下可弯曲还摔不碎_爱车智能_智车头条


一般而言,陶瓷和半导体表现出脆性、塑性差、不易加工等特性,它们与金属在力学性能的差异导致了两者几乎截然相反的应用领域。特别由于延展性的差别,金属和半导体的制备科学和加工技术完全不同。金属一般采用熔炼结合机械加工、冲压、精密铸造成型等,而半导体则由于其脆性,一般采用粉末烧结等方法获得块体材料。在一些要求具有特殊形状或外形、以及变形能力的应用场合,目前只有金属和有机材料适合使用,而半导体因其脆性无法满足此类需求。


现今的无机材料尤其是半导体均为脆性材料,在大弯曲和大变形或者拉伸状况下极易发生断裂进而导致器件失效。相对于其他的半导体或者陶瓷,硫化亚银具有非常奇异和独特的力学性能。它具有和金属一样的延展性和变形能力,在外力和大应变下不发生材料的破坏和破碎。说起硫化亚银的发现,也是缘起一场偶然。“课题组学生做实验时,想把它砸碎做成粉末,然而它却很‘顽强’。”陈立东表示。这让学生很无奈,却激起了陈立东和史迅的兴趣。他们意识到,不是金属的硫化亚银却有很强的延展性,“会是一个好东西!”


随着进一步研究,研究人员发现,硫化亚银独特的力学特性来源于它的结构和化学键的特殊性。“室温下硫化亚银具有锯齿形的褶皱层状单斜结构。通俗来说,原子就像处在黄山的山峰范围内,这样运动起来不需要消耗太多的能量。在滑移过程中也不发生分解,仍然维持材料的整体性、完整性。”进一步表征它的力学性能发现,硫化亚银的压缩变形最大可以达到50%以上,三点弯曲测试表明它的弯曲最大形变超过20%,拉伸测试则显示它的拉伸形变可达4.2%。所有这些数值均远远超过已知的陶瓷和半导体材料,和一些金属的力学性能相似。


上海硅酸盐所发现全球首个非金属半导体材料室温下可弯曲还摔不碎_爱车智能_智车头条


针对柔性电子的应用,该团队还制备了硫化亚银薄膜,发现它具有比块体材料更大的变形能力。同时还表征了其形变后的电学性能,发现数十、上百次重复弯曲变形后,它的电性能基本维持不变或变化很小。“这就可以推动柔性材料的开发和柔性电子的应用。”史迅介绍,“它宽范围内可调的电性能、合适的带宽、大的迁移率使其有望广泛应用于柔性电子领域。”


据悉,硫化亚银将在柔性电子大有用武之地。“比如可穿戴设备、军用轻装备、可弯曲太阳能板等。”


本文摘自:新民晚报

18
182
0
93

相关资讯

  1. 1、王祖蓝执导电影,与容祖儿拍吻戏没有报备,网友:该跪榴莲了!965
  2. 2、央妈出手叫停的4部抗日剧,剧情无法原谅,全看过的人眼光太独特1799
  3. 3、4K版《指环王》系列王者归来将于4月16日开启419
  4. 4、《摩纳哥王妃》定档6月20日暑期档女性有福了4542
  5. 5、李冰冰深水中拍写真被赞敬业,而刘涛水中拍戏还能照顾孩子更难得4817
  6. 6、开播四天热度第二!收视率堪比顶流肖战,郭麒麟《赘婿》到底怎样3755
  7. 7、奥斯卡最佳外语片开始申请谁将成为种子选手?1185
  8. 8、《人民的名义》中的他,可是当年扛起特种兵收视率的大牌2615
  9. 9、《超级的我》定档,马天宇吐槽王大陆:发一块钱红包让帮他宣传1231
  10. 10、文艺片《宝贝儿》发人物海报为缺陷人群发声“如果我不完美”4157
全部评论(0)
我也有话说
0
收藏
点赞
顶部