ПРОБИВ: Учени откриха как може да се произвежда електропроводима пластмаса
ПИК с нов канал в Телеграм
Последвайте ни в Google News Showcase
Учени от Чикагския университет са открили как да създадат материал, който може да се произвежда като пластмаса, но да провежда електричество като метал.
Изследването, публикувано в сп. "Нейчър", показва как да се направи тип материал, в който молекулярните фрагменти са в безпорядък, но въпреки това могат да провеждат електричество изключително добре.
Това противоречи на всички правила, които знаем за проводимостта - за един учен това е нещо като да види автомобил, който върви на вода, но въпреки това се движи с над 110 километра в час, отбелязват изследователите.
Откритието обаче може да бъде и изключително полезно - ако някой иска да изобрети нещо революционно, процесът често първо започва с откриването на напълно нов материал.
"По принцип това дава възможност за разработване на цял нов клас материали, които провеждат електричество, оформят се лесно и са много здрави във всекидневни условия", казва Джон Андерсън, доцент по химия в Чикагския университет и водещ автор на изследването.
Проводимите материали са абсолютно необходими за направата на какъвто и да е тип електронно устройство, независимо дали става въпрос за айфон, соларен панел или телевизор.
Най-старата и най-голяма група проводници са металите: мед, злато, алуминий. След това, преди около 50 години, учените успяват да създадат проводници от органични материали, използвайки специфично химическо третиране.
Предимството на подобни материали е, че са по-гъвкави и по-лесни за обработка от традиционните метали, но проблемът е, че не са много стабилни и е могат да загубят своята проводимост, ако бъдат изложени на влага или твърде висока температура.
По същество обаче органичните и традиционните метални проводници имат обща характеристика. Те са съставени от прави, плътно подредени редици от атоми или молекули. Това означава, че електроните могат лесно да преминават през материала, подобно на автомобилите по магистрала. Учените всъщност смятат, че за да провежда ефективно електричество, материалът трябва да има тези прави, подредени редове.
Авторите на настоящото изследване започват да експериментират с някои материали, открити преди години, но до голяма степен игнорирани. Те нанизват никелови атоми като перли в наниз от молекулярни мъниста, направени от въглерод и сяра, и започват да правят тестове.
За изненада на учените материалът се оказва добър проводник на електричество. Нещо повече - той е много стабилен. "Нагрявахме го, охлаждахме го, излагахме го на въздействието на въздуха и влажността и дори капнахме върху него киселина и основа, но нищо не се случи. Това е изключително полезно за устройство, което трябва да функционира в реалния свят", пишат изследователите.
За учените обаче най-поразителното нещо е, че молекулярната структура на материала е в безпорядък. "От фундаментална гледна точка не би трябвало да е възможно това да бъде метал. Няма солидна теория, която да го обясни", отбелязва Джон Андерсън.
Ученият и колегите му започват работа с други специалисти от университета, за да се опитат да разберат как материалът провежда електричество. След тестове, симулации и теоретична работа те стигат до извода, че той образува слоеве, подобно на листовете в лазанята. Дори ако подредбата се развали, електроните все още могат да се движат хоризонтално или вертикално, стига "парчетата от лазанята" да се допират.
Крайният резултат е безпрецедентен за проводящ материал. "Това е почти като проводимо тесто за игра - можеш да го месиш на място и то провежда електричество", казва Андерсън.
Учените са развълнувани, тъй като откритието предполага нов принцип на проектиране на електронните технологии.
Една от привлекателните характеристики на материала са новите възможности за обработка. Например металите обикновено трябва да бъдат разтопени, за да бъдат направени в подходящата форма за чип или устройство. Това ограничава възможностите за създаване на изделия с тях, тъй като другите компоненти на устройството трябва да могат да издържат на топлината, необходима за обработката им.
Новият материал няма такова ограничение, тъй като може да се произвежда при стайна температура. Той може да се използва дори там, където необходимостта дадено устройство или части от него да издържат на топлина, киселинност, алкалност, или влажност, преди е ограничавала възможностите на инженерите да разработват нови технологии.
