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新2D纳米电子晶体导电性优于石墨烯 应用前景广阔!
2017-01-16 09:23:26   来源:环球网
内容摘要
美国科学家研制出一种2D结构的电子晶体,这些电子质量很小且不会呆在某个固定位置,而是到处游离,所以导电性很强,甚至超越石墨烯的导电性能。
层状2D结构的电子晶体首次被合成并制出,这种新型的电子晶体导电性能优于石墨烯。
这一新兴材料有望用于研制透明导体、电池电极、电子发射装置以及化学催化剂等诸多领域。电子晶体属于由正负离子组成的离子化合物,但其负电“离子”完全由电子取代,这些电子质量很小且不会呆在某个固定位置,而是到处游离,偶尔与其他电子交换位置,行为表现更像电子气体。这种特性赋予电子晶体高度电子移动和快速导电等性能。但科学家们通过理论推测认为,2D电子晶体容易与空气和水发生化学反应,只能在真空中才能稳定存在并保持其强导电性,因此很难在实验室合成。新2D纳米电子晶体导电性优于石墨烯 应用前景广阔! 亿万先生
在新研究中,北卡罗莱纳大学教堂山分校应用物理和化学副教授斯科特·沃伦带领团队,用氮化二钙分子合成出只有几个纳米薄的2D单层电子晶体,还利用液体剥离技术设法让大量纳米单层电子晶体悬浮在溶液中,其中一种溶剂甚至能让氮化二钙纳米单层稳定悬浮一个月之久仍能维持很好的电学特性。“我们克服了电子晶体从多层结构过渡到单层结构的技术难点,证明在合适的化学环境下,2D电子晶体能长时间保持结构和性能稳定。”沃伦解释说。沃伦团队还通过实验证明,新2D纳米单层电子晶体具有与金属铝相当的导电性;透明度也很高,10纳米厚氮化二钙薄膜的透光率达到97%;其表面结也达到现有电子晶体中最高值。研究人员表示,这些特性将导致新材料在诸多领域的应用,比如开发高透明性导电薄膜;沃伦还在与本田公司合作,用这类新材料研制高级电池。沃伦表示,他们会继续开发电子晶体的应用潜力,并解决实用过程中的各种挑战,比如寻找合适涂层,让电子晶体在空气中也能保持稳定。新研究发表在最新一期《美国化学会志》上。
纳米技术提高热电转换效率    如何将大量汽车尾气排放的废弃热量高效转化为有用的电能,成为欧盟第七研发框架计划(FP7)的研究课题。欧盟为此提供375万欧元资助,总研发投入530万欧元,由列支敦士登、德国、法国、意大利、西班牙、奥地利和瑞士7个国家及14家纳米材料企业联合组成欧洲NanoHiTEC技术攻关团队。    根据赛贝克效应,当2种不同温度的物质材料相互接触时,接触面存在电荷扩散流动,会在物质材料两端产生电压,反之亦然。纳米结构材料有助于材料表面接触,从而提高热电转换效率。新2D纳米电子晶体导电性优于石墨烯 应用前景广阔! 亿万先生        NanoHiTEC研发团队采用目前世界上最先进的纳米技术及分析检测工具,选择环境友好型、无毒副作用、易实现工业规模化批量生产的纳米结构材料多层薄膜生产技术,最终确定热电转化效率高、性价比好和无稀缺原材料的硅-锗合金薄膜材料和碳化硼薄膜材料作为进一步的研究对象。    研发团队开发了磁控溅射技术,可明显改进纳米结构硅-锗合金和碳化硼薄膜材料的合成,高沉积率产生高结晶度,从而实现更高密度的薄膜材料。特别是通过火花等离子烧结技术,更易获取小晶粒的纳米结构碳化硼薄膜材料。新技术显著提高了材料的热电转换效率。
印度开发出健康环保吸水纳米新材料海德拉巴印度理工学院最近开发出一种由微型纳米纤维制成的吸水健康环保新材料,可替代卫生巾和尿不湿产品中潜在的有害物质。该材料可降解,对环境影响较小,且比目前尿不湿和卫生巾使用的吸水材料更加健康安全。    
在过去几十年里,一次性尿不湿和卫生巾等卫生用品采用高吸水树脂(SAPs)作为吸收剂。这些物质能够吸收几倍于自身重量的液体,平均每个尿不湿能吸收30倍于自身重量的体液,但该高吸水树脂材料不能生物降解,在理想条件下,一个尿不湿要花500年才能降解。SAPs还会产生人体中毒性休克综合症等健康问题。 新2D纳米电子晶体导电性优于石墨烯 应用前景广阔! 亿万先生   
海德拉巴印度理工学院研究人员利用静电醋酸纤维素纳米纤维制成新吸水材料,克服了上述环境和卫生健康缺陷。纳米纤维是利用电纺纱技术生产的一种长而薄的纤维,具有表面积大、高多孔性及吸水性强优点,用于卫生巾和尿不湿等产品上,在吸水性、舒适性、环保、健康卫生和安全性等方面,都优于目前市售产品。 
生物DNA调控生长出金纳米花:或创造具有先进功能纳米材料一个跨国研究团队日前宣布,成功利用生物DNA片段实现了金纳米粒子的生长调控。研究人员表示,该成果通过单一步骤对纳米尺度的金属材料进行可自定义精确结构设计和制备,有望创造大量具有先进功能及充满结构艺术性的新型纳米材料。
新2D纳米电子晶体导电性优于石墨烯 应用前景广阔! 亿万先生
该研究将生物DNA应用于没有生命的无机化学领域,通过对反应边界条件的控制,令DNA控制金原子沿特定方向结晶和生长。通过调整DNA分子的数量和形态,最终能获得具有不同形貌和结构的金纳米颗粒:一些特定数量的直线型DNA调控合成出具有特定分枝数量的星状纳米颗粒;一些原核细胞质粒DNA调控合成出水母形态的金纳米颗粒;另一些原核细胞中的质粒DNA则调控合成出金纳米花,花瓣长度小于100纳米,花茎直径5纳米。研究人员表示,这可能是目前世界上最小、也最有价值的金花。定义金属纳米材料的结构意味着可以定义材料的属性。由此,人们获得了一种灵活的技术能力,能按照特定需求设计和制备金属纳米材料。在医学领域,不同分枝结构的星状纳米颗粒表面可以捕获人体血液中相应的致病抗原,由于不同纳米颗粒具有不同的光学吸收性能,其在光谱中显示为不同特征曲线,因此可以用它获得实时和多功能的医学光谱影像。 (如需转载,请注明来源自 亿万先生
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