新技术让树上长出电子元件

新技术让树上长出电子元件

带有三维网络结构的半导体纳米材料由于其表面积大、孔洞多而有着广泛的应用。木材内的纤维素就是来源广泛的一种材料,但是其纳米结构受热后往往遭到破坏,因而存在局限性。新研究解决了这个问题,意味着这类单纯来自植物的半导体材料的性能得到了大幅提升。

纳米纤维素(nanocellulose)来自木材,取材方法简单、资源丰富。纳米纤维素可以制成像A4纸那么大的纳米纸(nanopaper)立体结构。纳米纸不导电,但是受热后其导电性会改变。可惜,受热的过程往往会破坏这些材料的纳米结构。

4月26日发表于《美国化学协会‧纳米》(ACS Nano)期刊的一份研究找到一种办法处理这些纳米材料,使它们受热后从微观到宏观的结构都不会被破坏的同时,还能灵活地控制材料的导电性能。

主要研究者之一日本大阪大学(Osaka University)材料研究员古贺大尚(Hirotaka Koga)说:“可调性是纳米纸半导体的一个重要特性,这样才适合于各种用途。我们发明了一种用碘处理这种材料的技术,能够(在受热过程中)效保护纳米纸里面的结构。配合在空间维度上控制的干燥技术,使得这种热解处理过程在不会改变这些材料的立体结构的同时,通过达到指定的温度来控制这些材料的电子特性。”

研究人员用纳米纸折成一只鸟和一个盒子,并使用激光切割术在上面打上苹果、雪花等形状、大小各异的孔洞,以展示他们的新技术使得纳米纸受热后,从微观到宏观上都没有受损的效果。

研究人员还把这些材料应用到穿戴设备内,检测穿透口罩的水汽和皮肤上的水分。另外还用这种材料作为葡萄糖生物燃料电池的电极,实验展示电池点亮了一个小灯泡。

古贺大尚说:“我们所展示的结构完整性和导电性能的可调性,为这种纳米材料投入实际的应用迈出可喜的一步,为将来发展完全由植物材料制成的电子产品奠定了基础。”

版权声明:站务发布 发表于 2022年5月4日 13:58。
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