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低價二氧化硅管和鋁結合竟然發生神奇的事情

來自 實驗室儀器網

是不是見慣了散落在實驗室角落里的廉價二氧化硅管?現在,麻省理工學院的研究者們發現,低價的二氧化硅管和鋁結合,竟然有神奇的事情發生。

科學家們掌握拉制細長纖維的技術已經有一些年頭了。制備多功能性纖維的通常辦法是將不同材料結合成長官能團單鏈。目前,這種長單鏈只能通過在大塊狀或者筒狀的預制品里填充材料而形成。預制品經過熱處理并拉伸成細纖維,雖然變細了但成分相同。

但是,麻省理工學院和新加坡的一群研究者們最近在Nature Communications上發表了他們的成果,提出一種新方法可以生產出成分完全不同于原料的纖維。這個突破意味著大量而廉價的原材料可以轉變成高價值的產品。

他們所使用的原材料是時常被用作窗玻璃和窗子框架的二氧化硅和鋁,均為廉價材料。但是,當加熱拉伸的過程中,兩種材料發生化學反應并形成了一種纖維。這種纖維外面是一層二氧化硅,而中心竟然是一般被用作制造太陽能電池和計算機芯片的純結晶硅。

對于這種結果,研究者們也非常意外。剛開始,他們的意圖是測試能否在纖維中加入其它金屬絲。論文的作者Chong Hou嘗試了很多種材料,例如鋁、銅、銀等等。結果并沒有達到預期。后來,他們發現中心變成了純硅,而且是純度很高的硅。

而后,經過觀察發現纖維中的化學反應是確定的。當溫度達到了纖維的熔點(2200度),純鋁核心將與二氧化硅形式的硅反應形成純硅和氧化鋁。純硅積聚在纖維的中心,而氧化鋁以鋁薄層沉積在中心和二氧化硅覆層之間。

Hou認為,這種技術也可以在其他材料上使用。目前,團隊正在研究形成一些特殊的結構,例如電子結。Hou介紹道,“我們可以加入其他材料,例如銅或者金,這樣或許可以做成一個真正的電路。”數位業界大牛對Hou的這項工作非常贊賞。

MIT電子研究實驗室老大、材料科學與電子工程教授Fink認為這個為通過增值處理制備纖維設備和纖維材料提供了新的可能性。

沒有參與這項研究的John Ballato同樣對這項研究非常贊賞。光纖是現代通訊技術的核心,但是制造光纖的材料和工藝在40年間變化很少。他認為這項研究尤為重要的是,開始和結束的核心成分完全不同,先前的研究聚焦在化學反應以及核心與覆層的影響,但從未有如此大的材料轉變。

同樣沒有參與該項研究的Henry Du教授認為,這項工作簡單漂亮,它將可以制備出新型的功能性纖維,而這種纖維如果使用傳統辦法即便可以做出來也是非常困難。

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