說到薄膜電子材料，很多人第一時(shí)間想到的肯定是石墨烯。作為硅基材料的“繼任者”，它有著諸多出色的特性。然而麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們，卻將目光瞄向了石墨烯“身份卑微”的親戚——煤炭。研究人員們已經(jīng)首次打造出了基于薄膜煤材料的電子器件，而這種豐富而廉價(jià)的材料，可用于電子設(shè)備、太陽能面板、以及電池等領(lǐng)域。
 麻省理工學(xué)院科研人員認(rèn)為，煤炭具有特殊的分子結(jié)構(gòu)，可以作為制造太陽能板、電池或電子設(shè)備的基本材料。應(yīng)該換一個(gè)角度看待煤炭了，而不是將其作為燃料付之一炬。
為了展示這種傳統(tǒng)上被視為低技術(shù)的材料具有廣闊的高科技應(yīng)用前景，該校材料科學(xué)與工程系研究人員杰弗里·格羅斯曼與其他同事成功地用煤炭研制出一種電加熱裝置。這種裝置可用于汽車玻璃和飛機(jī)機(jī)翼的除霜，或者作為生物醫(yī)學(xué)植入物的一部分。
天然煤炭的種類眾多，而且它們之間的導(dǎo)電性能最多相差1000萬倍。這意味著，如果提供足夠多種類的煤炭，科研人員可以利用它們的電子特性制造出獨(dú)特的電子元件。
但這項(xiàng)工作的挑戰(zhàn)之一在于如何對(duì)煤炭進(jìn)行加工。經(jīng)過探索，研究人員設(shè)計(jì)出一種方法：先把煤炭研制成粉末，然后將其放到溶液中溶解，最后使其沉淀在基片上并形成薄膜。利用這種方法，他們深入地對(duì)煤炭薄膜進(jìn)行了測(cè)試并用來制造電子原件。研究人員發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整對(duì)煤炭進(jìn)行加工時(shí)的溫度，可以改變煤炭薄膜的光學(xué)和電子特性并達(dá)到他們想要的效果。在研究報(bào)告中，他們還首次詳細(xì)介紹了4種不同的煤炭（無煙煤炭、褐煤炭和兩種煙煤炭）薄膜的化學(xué)、電子和光學(xué)特性。
科研人員表示，從煤炭的天然化學(xué)特性這一角度對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用具有廣闊的前景。一是它們?cè)谧匀唤绾控S富，比較廉價(jià)；二是加工過程簡單，成本較低。與之相比，電子芯片的重要材料——硅雖然在自然界中含量也很豐富，但它需要提純到99.99%以上才能用于電子產(chǎn)品。
美國坦普爾大學(xué)機(jī)械工程學(xué)副教授任申強(qiáng)評(píng)價(jià)說，新的研究有助加深人們對(duì)天然煤炭應(yīng)用潛能的理解，它意味著直接從天然煤炭中開發(fā)碳納米材料的重大進(jìn)展。
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