用於柔性傳感器的半導體納米網格材料,適用於曲面| 越南時報

越南時報 – 由香港科學家領導的一個研究小組發明了一種生產用於柔性傳感器的半導體納米材料的方法,該材料應用於要監測的物體的彎曲表面。

低成本納米碲納米網格紅外光學傳感器,由紙製成。 照片:香港城市大學孟尤博士。

由香港科學家領導的一個國際研究團隊開發了一種製造半導體納米材料的新方法,該方法可以製成柔性傳感器,應用於曲面,監控基礎設施結構的安全,開發物聯網(IoT)設備。 和靈活的便攜式電子產品。

《南華早報》援引國際研究組織的一份科學報告稱,半導體納米網格是由納米線網絡形成的,其生產溫度遠低於半導體。 塑料和紙張可以顯著降低設備的製造成本。

研究團隊包括來自香港城市大學(城大)、中國科學院長春光機物理研究所、中國電子科技大學、鄭州大學、北京工業大學和九州大學的科學家。 日本一所大學在《自然通訊》雜誌上發表了這項發明。

半導體是基於矽的設備,由數億個(有時是數十億個)晶體管組成,這些晶體管充當微觀“開關”,控制電子運動形成電信號。

城大研究團隊(從左至右):黃振源博士、何頌賢教授及尤孟博士。 圖片:講義

晶體管在某些條件下導電,而在其他條件下不導電,這使得晶體管成為控制電流的非常有效的工具。 世界上大多數半導體器件(通常稱為集成電路或微芯片)都是由純元素製成的,例如從沙子中開采的矽。

在最近的研究中,科學家們使用了一種新型半導體材料碲。 它是一種半金屬元素,可以被操縱為金屬或半導體。 這種材料還可以與其他金屬混合形成合金。

該研究的主要作者、城大材料科學與工程系教授 Johnny Ho Chung-yin 表示,碲分子具有獨特的結構,由原子螺旋鏈組成,原子螺旋鏈通過范德華力結合在一起。原子和分子之間的相互作用力)。

這種相互作用使得碲納米網格能夠自我修復並在堅硬、柔性或彎曲的表面上生長。 自愈過程提高了電氣設備的效率和機械阻力。

何教授解釋說:“由於范德華相互作用,我們可以在任何基材上生長半導體納米網格,而不必擔心材料中的缺陷,這種缺陷可能是由於在不合適的基材上生長而引起的。

為了製造納米網格,該團隊首先蒸發碲粉,然後將其沉積在氧化矽、聚合物(可拉伸軟塑料)或紙張等基材上。 在這種材料上,碲被加熱到 100 攝氏度(212 華氏度)並膨脹成晶格。 溫度遠低於傳統方法所需的600至700度。

碲納米網格在任意表面上低溫生長的示意圖。 攝影:《自然通訊》。

研究團隊表示,半導體碲納米網格材料可用於“物聯網”(IoT),即物理對象網絡,集成傳感器、硬件和軟件等技術來收集和共享數據。 。

何教授說:“通過製造納米碲半導體陣列,現在可以在柔性材料上製造傳感器,這些材料允許安裝在彎曲表面上,例如橋樑的一部分。我們能夠根據需要部署各種傳感器,例如該設備可以低成本製造,可用於測量橋樑可以承受的壓力以及條件。其他技術,例如超載或超出允許限制的晃動,有助於快速提醒人員需要修復的區域並執行安全措施。”

據他介紹,傳感器收集的數據可以實時分析,以反映基礎設施結構的安全性,這些數據通常處於壓力下或飛機、重型運輸車輛等運行過程中的車輛狀況下。

碲納米網格還可用於製造發射紅外光的夜視攝像機的相控陣傳感器。 這些碲納米網格傳感器將拾取從物體反射的紅外光束,將其轉化為提供可見圖像的電信號。

共同領導這項研究的城市大學化學副教授黃俊源表示,當他在材料科學領域的長期合作者何教授提出了他認為可以通過以下方法解決的問題時,啟動了這個跨學科項目:化學溶液。 他加了:

“作為化學家,我們研究元素的性質,並有能力控制基礎材料的反應條件,”他還指出,他的合成化學家團隊已經開發了條件,有助於確保生產過程可以擴大到產業規模。

科學家團隊宣布,他們將繼續研究納米材料,並正在試驗製造結合金屬和碲的智能合金。

據南華早報報導

Huang Xianliang

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