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塑性无机半导体是由中国科学院上海硅酸盐研究所团队开创的新材料体系,它打破了"无机半导体=脆性材料"的传统认知,让硫化银、硒化铟等无机半导体像金属一样具有延展性,可弯曲、折叠而不破裂。 核心突破:从"一掰就断"到"可弯可折" 传统无机半导体(如硅、锗)由强共价键构成,原子排列紧密,外力作用下容易直接断裂。而塑性无机半导体通过特殊的化学键设计,实现了"易滑移、难解理"的力学特性——材料受力时原子层能够相对滑移,而不是直接断裂。 研究团队提出了塑性变形因子X = Ec/Es(1/Ein)理论模型,其中Ec是解理能、Es是滑移能、Ein是杨氏模量。当材料具有高解理能、低滑移能、低杨氏模量时,就能表现出优异的塑性变形能力。这一判据成功解释了Ag₂S、InSe等材料的塑性行为,并为预测新型塑性半导体提供了理论依据。 实际应用场景举例 柔性热电器件:基于塑性Bi₂Te₃单晶和Ag₂Se₀.₆₇S₀.₃₃材料,团队研制出厚度仅0.3毫米的超薄柔性热电器件,在10毫米弯曲半径下弯曲400次后性能几乎不变。这种"可穿戴发电机"能直接利用人体与环境温差发电,为可穿戴设备提供持续供电。 柔性温度传感阵列:利用Ag₂S塑性半导体,开发出温度每变化1℃电阻变化4.7%的高灵敏度传感器,可长期贴合皮肤进行连续监测,应用于局部炎症检测或血液循环异常实时监测。 柔性自旋电子器件:发现塑性铁磁半导体CrSiTe₃,在承受12%拉伸应变和40%压缩应变后,铁磁性能保持稳定,为柔性自旋电子器件提供了全新材料支撑。 产业转化:2024年,上海硅酸盐所将11项相关专利转让给中科玻声科技公司,产品应用于光模块控温、芯片散热、自取能传感器电源等领域,实现了从实验室到产业化的跨越。AI生成,(工具:夸克,腾讯元宝)配图是AI生成的,(工具:混元)
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2026-02-03 14:12浙江杭州
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