科學家:水泥漿可變導電金屬 市場廣大

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【大紀元2013年05月29日訊】(大紀元記者王明編譯報導)科學家最新的研究成果顯示,他們已解開水泥漿轉變成液體金屬的秘密。水泥漿經高溫加工後可變成半導體,同時也開創了消費性電子產品的龐大商機,可應用於薄膜、保護表層和電腦晶片等工業領域。

據物理學家組織網站(phys.org)報導,主導這項研究的美國能源部阿貢國家實驗室(Argonne National Laboratory)物理學家班莫爾(Chris Benmore)說:「這種新材料的市場廣大,如液晶顯示器中的薄膜電阻,及現在一般平板電腦上的顯示器。」

這項物質成功轉變性質的研究證實,採用獨特的技術,就能製造金屬玻璃材料,此新材料具有眾多正面的屬性,包括抗腐蝕性較一般金屬高,易脆性比傳統玻璃低,具導電性、加工和成型的流動性,且在磁場中的能量損耗率低。

在先前的相關研究中,僅金屬材料才能轉換成金屬玻璃的物質形式。水泥漿之所以能達到物理性質的轉變,主要是經由電子捕捉(electron trapping)的技術,在以往的研究中,僅於氨水中發生過相同現象。

科學家在了解水泥漿也具有相同性質後,也嘗試測試其他材料,希望以這種方式找出絕緣物質能導電的其他新材料,這開啟了日後應用其他固體絕緣材料,在室溫下轉換成半導體的可能性。

在這項研究中,科學家採用了鈣鋁石(mayenite),這是鈣和鋁的氧化物,亦是構成高鋁水泥(快乾水泥)的主要成分。他們運用二氧化碳雷射光束,搭配氣浮(aerodynamic levitator)技術,將鈣鋁石加熱至攝氏2,000度高溫並使其熔化。

另外,此材料必須在不同的氣體中加工,以控制玻璃中氧原子鍵結的形式。而氣浮法的主要作用是避免高熱的溶液碰觸容器表面以形成結晶體。此外,溶液冷卻形成玻璃後,使得電子捕捉能以電子傳導所需的形式進行。

科學家發現,當自由電子被玻璃內的籠狀結構所「捕捉」時,便能產生導電性。被捕獲的電子發生導電性,近似金屬內的導電機制。

這項研究結果刊登在5月下旬出刊的《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上。

(責任編輯:陳俊村)

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