Nouveau Matériau: Fin Comme Un Fil De Cheveux, Les Fibres Semi - Conductrices Peuvent ? Tisser? Le Tissu

Dans une clairière verdoyante, deux chercheurs de l’université technologique Nanyang de Singapour ont montré un morceau de tissu blanc neige de 13,5 mètres de long, 0,6 mètre de large et 1 mm d’épaisseur.Ce tissu qui a l'air plat et étrange n'est pas vraiment ordinaire.C'est un morceau de tissu de détection photoélectrique qui est "tissé" à partir d'un morceau de matériau fibreux fin comme un fil de cheveux.Les chapeaux, les vêtements fabriqués à partir de ce tissu devraient remplacer les téléphones portables, les tablettes, les montres intelligentes et autres appareils intelligents.

Le 1er février, une équipe internationale conjointe dirigée par Wei Lei, professeur à l'Université de technologie de Nanyang, a publié un article dans nature sur la fa?on dont le tissu a été ? tissé? avec un matériau en fibre de silicium - germanium de haute qualité et continu.

Recherche de matériaux pour "flexion"

Rendre les matériaux fragiles souples et même capables de tisser des vêtements est l'une des orientations de recherche de l'équipe de Wei lei.

? aujourd'hui, la fabrication de puces pour téléphones portables, ordinateurs, montres intelligentes et autres appareils ne peut pas être faite sans le matériau de silicium, avant que le matériau de silicium gagne en faveur, le germanium était le matériau classique utilisé pour faire le premier Transistor de l'histoire. ? présentation de Wang zhihun, co - premier auteur de l'article et engagé dans la recherche postdoctorale à l'Université de technologie de Nanyang, les deux matériaux sont naturellement riches en réserves et ont d'excellentes propriétés électriques,Mais ce sont des matériaux fragiles de ? Ning pour yuxu, pas de tuiles?, avec lesquels les puces fabriquées se cassent très facilement.

Des études ont montré que, bien que les matériaux semi - conducteurs inorganiques, représentés par le silicium et le germanium, soient devenus des matériaux clés indispensables à la fabrication de puces, la fragilité intrinsèque de ces semi - conducteurs pose des défis aux scientifiques des matériaux dans le contexte de la nouvelle tendance de l'industrie électronique à adopter la flexibilisation.

Pour que ces matériaux semi - conducteurs soient ? étirables, souples et utilisables ?, la communauté académique internationale a proposé ces dernières années plusieurs solutions de dimensions réduites.

Wang zhe, professeur à l'Université de Jilin, qui a participé à l'étude, a expliqué que la dimension réduite se réfère à l'adoption de ? points? de silicium (nanosilicium à dimension zéro) de dimensions tridimensionnelles extrêmement petites qui peuvent être considérées comme des morphologies à dimension zéro, distribuées sur un substrat flexible sous forme de matrice, formant un réseau de réticulation souple et dure pour permettre la flexibilisation d'un matériau dur fragile;Ou réduire l'épaisseur de la plaquette et passiver les dommages mécaniques pour obtenir un film mince de silicium dont la morphologie plane (nanosilicium bidimensionnel) peut être pliée.

? à l'heure actuelle, il y a relativement peu de recherches universitaires sur les fibres semi - conductrices de morphologie unidimensionnelle (nanosilicium unidimensionnel), principalement en raison de l'extrême difficulté de préparation. ? Wei Lei a déclaré que la fabrication en continu à grande échelle et à haut rendement de fibres semi - conductrices non fissurées d'une longueur considérable était un défi clé.

Tissu de détection photoélectrique tissable est sorti

Bien que les scientifiques actuels aient étudié la découverte de méthodes de croissance cristalline à partir de la fonte, telles que la méthode de micro - pull, la préparation de fibres semi - conductrices fait encore face à des problèmes majeurs.

Wang zhixun a introduit que la méthode de thermotraction à noyau fondu est une méthode qui modifiera légèrement la méthode de production de fibres de verre pour la fabrication de fibres multimatériaux.Cette méthode est caractérisée par un faible co?t, une vitesse élevée, de longues fibres, etc., sa vitesse de traction des fibres peut atteindre des dizaines de mètres ou même des centaines de mètres par minute, et la longueur de traction d'une seule fibre peut atteindre le niveau kilométrique.Mais, les fibres semi - conductrices fabriquées par la méthode de traction thermique à coeur fondu ont souvent des défauts tels que des formes inégales, des ruptures de coeur multiples et d'autres défauts, ce qui limite leur application pratique.

? pour résoudre le puzzle de la production de fibres semi - conductrices, la thermodynamique à c?ur fondu est une solution potentielle, mais il est nécessaire de comprendre fondamentalement le mécanisme par lequel les défauts se produisent et de résoudre le problème à la source. ? Zhang qichong, chercheur à l’institut de nanotechnologie et de nanobiomimétisme de Suzhou de l’académie chinoise des sciences, qui a participé à l’étude, a déclaré au China Science Journal que les membres de l’équipe combinent leurs forces contextuelles respectives.Briser la pensée conventionnelle, à partir de la science fondamentale et en combinaison avec la validation expérimentale, résumé inductif par étapes des différents processus physiques et chimiques dans la thermodynamique à noyau fondu, clarifiant les principaux problèmes de mécanique des fluides et des solides dans la préparation des fibres.

De l'établissement du modèle théorique au tréfilage réussi des fibres semi - conductrices, cette équipe internationale conjointe a validé les lois systématiques de la méthode de tréfilage thermique à coeur fondu et a démontré l'application quotidienne de tissus photosensibles tissables basés sur des fibres semi - conductrices.? Ce tissu de détection peut être cousu dans un chapeau, un vêtement ou fixé sous la forme d’une seule fibre (nanosilicium unidimensionnel) sur une surface de forme complexe pour de multiples applications pratiques dans des environnements extrêmes tels que la surveillance continue de la lumière ambiante, les communications optiques à l’intérieur de la pièce, la gestion de la Santé et même les communications sans fil en eau profonde. ?Chen Ming, chercheur associé au Shenzhen Institute of Advanced Technology Research de l'Académie chinoise des sciences, qui a participé à l'étude.

Une ? mèche de cheveux ? peut être utile

Le silicium et le germanium sont des matériaux représentatifs bien établis et largement utilisés dans l'industrie électronique, et les fibres semi - conductrices qui en sont faites ont un avantage important - elles peuvent être compatibles avec les processus technologiques existants.

Zhang qichong a déclaré que la détection photoélectrique n'est qu'une petite partie de l'application de ce matériau en fibre de silicium - germanium, qui a également des perspectives d'application plus larges.à l'avenir, les cellules solaires, la détection de la pression de température et d'autres signaux, le stockage de données et même les circuits intégrés et les microprocesseurs pourraient être intégrés à cette racine de ? mèche de cheveux? tissée dans les vêtements quotidiens et améliorer la qualité de vie des gens.

? aujourd'hui, nous avons réalisé une production à l'échelle de matériaux fibreux semi - conducteurs de silicium et de germanium de haute qualité dans nos laboratoires, mais il y a des défis à relever pour atteindre une application plus large. ? Wei Lei a déclaré que, de la forme de la fibre, la forme actuelle est unique, différents dispositifs dans des applications pratiques peuvent nécessiter des formes différentes ou des fibres avec une certaine structure interne;Du point de vue des matériaux eux - mêmes, il est nécessaire d'explorer davantage la préparation fibreuse des matériaux semi - conducteurs de troisième et quatrième générations.

Zhang qichong a révélé qu'à l'avenir, l'équipe de recherche conjointe étudiera davantage les matériaux en fibres multifonctionnels, résoudra conjointement les problèmes de préparation de la production et permettra aux gens de transporter des appareils intelligents comme s'ils portaient des vêtements bien ajustés.