碳纳米管的发现可能导致柔性电子产品电池续航时间更长

威斯康星大学麦迪逊分校材料工程师的大学已经朝着创建与提高电池续航能力更高性能的电子设备的显著飞跃 - 和弯曲的能力和伸展。

由...领着 迈克尔·阿诺德材料科学副教授, 和 帕德玛gopalan材料科学与化学系教授的团队曾报道过展示了最高性能的碳纳米管晶体管。除了改进消费电子产品铺平了道路,这一技术也可以在工业和军事应用的具体用途。

在一个 论文最近发表 在杂志ACS纳米,阿诺德,gopalan和他们的学生报告与on-off比这更好的1000倍和电导这比状态的最先进的以前碳纳米管的晶体管更好的100倍的晶体管。

“碳纳米管是非常强大和非常灵活的,所以它们也可以用来制造柔性显示器和电子产品,可以伸缩和弯曲,让您的电子集成到新的地方,如服装,”阿诺德说。 “提前使那些不可能制造商目前正在使用的较脆材料的新类型的电子产品。”

碳纳米管是碳的单原子片卷成管。作为一些迄今发现的最好的电导体,碳纳米管已经长期被认为是下一代的晶体管,它们是可以像通 - 断开关,用于当前或当前放大半导体器件有前途的材料。这形成的电子设备的基础。

Professor 帕德玛gopalan
教授gopalan

然而,研究人员一直在努力以分离纯半导体碳纳米管,这是至关重要的,因为金属性纳米管的杂质像铜线和“短”的设备。研究人员还努力控制纳米管的位置和排列。到现在为止,这两项挑战限制了高性能碳纳米管晶体管的发展。

建立在二十年以上的碳纳米管研究的领域,威斯康星大学麦迪逊分校的团队借鉴了使用聚合物选择性理清半导体纳米管的尖端技术,实现超高纯度的半导体碳纳米管的溶液。

先前的技术来对齐碳纳米管导致低于期望的填充密度,或者多么接近的纳米管彼此当它们被组装在膜。然而,威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员开创了一种新的技术,称为浮动蒸发自组装,或FESA,这是他们在2014年之前描述 化学学会杂志朗缪尔。在该技术中,研究人员利用通过快速蒸发的碳纳米管溶液触发的自组装的现象。

该球队的最近的进步也带来了场更接近实现碳纳米管晶体管作为一个可行的替代品在计算机芯片硅晶体管和在高频通信设备,其被迅速接近它们的物理缩放和性能限制。

“这不是在表演中的递增改进,”阿诺德说。 “这些结果,我们真的取得了碳纳米管晶体管的一个飞跃。我们的碳纳米管的晶体管比当前所用最好的薄膜晶体管技术商业上,同时仍然接通和关断等的晶体管是应该更好地发挥作用在电导一个数量级“。

研究人员已经通过专利技术的 威斯康星校友研究基金会 并已开始与企业合作,加速技术转移到工业。

该研究由美国国家科学基金会,以及来自卓越的威斯康星大学麦迪逊分校材料研究中心和创新,美国的赠款基金资助项目陆军研究办公室,美国国家科学基金会研究生研究奖学金计划,以及威斯康星校友研究基金会。在ACS纳米纸的其他作者包括威斯康星大学麦迪逊分校材料科学与工程专业的研究生杰拉尔德·布雷迪,龙湖珠和马修·谢伊和电气和计算机工程研究生孟贤武。

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