Nowy materiał wykonany jak plastik o właściwościach metalu 

Nowy materiał wykonany jak plastik o właściwościach metalu 

Naukowcy z Chicago opracowali materiał wykonany jak plastik o właściwościach metalu. Może być on przyszłością sprzętu elektronicznego.  

.Badaczom udało się stworzyć materiał wykonany jak plastik o właściwościach metalu. Dokonali tego naukowcy z Uniwersytetu w Chicago. Odkryli oni jak stworzyć materiał, w którym fragmenty molekularne są pogmatwane i nieuporządkowane, ale nadal mogą wyjątkowo dobrze przewodzić prąd jak podaje portal phys.org.  

Jest to sprzeczne ze wszystkimi zasadami, jakie znamy w odniesieniu do przewodnictwa elektrycznego. Odkrycie to może być niezwykle przydatne, jeśli chodzi o wynalezienie czegoś rewolucyjnego, ponieważ proces ten często zaczyna się od odkrycia zupełnie nowego materiału. 

W zasadzie otwiera to możliwość projektowania zupełnie nowej klasy materiałów, które przewodzą prąd, są łatwe do kształtowania i bardzo wytrzymałe w codziennych warunkach. Zasadniczo sugeruje to nowe możliwości dla niezwykle ważnej technologicznie grupy materiałów – mówi John Anderson, autor badania i profesor nadzwyczajny chemii na Uniwersytecie w Chicago

Odkrycie przeczące prawom fizyki? 

.Materiały przewodzące są absolutnie niezbędne do stworzenia jakiekolwiek urządzenia elektronicznego, niezależnie od tego, czy jest to telefon komórkowy, panel słoneczny, czy telewizor. Zdecydowanie najstarszą i największą grupą przewodników są metale: miedź, złoto, aluminium. Po nich naukowcom udało stworzyć się przewodniki z materiałów organicznych, stosując specjalną obróbkę chemiczną. 

Materiały te są bardziej elastyczne i łatwiejsze w obróbce niż tradycyjne metale, ale problem polega na tym, że nie są one zbyt stabilne. Jeśli zostaną wystawione na działanie wilgoci lub jeśli temperatura będzie zbyt wysoka, mogą stracić swoją przewodność.

Zarówno organiczne jak i tradycyjne przewodniki mają wspólną cechę. Są zbudowane z prostych, ściśle upakowanych rzędów atomów lub molekuł. Oznacza to, że elektrony mogą łatwo przepływać przez materiał. W rzeczywistości naukowcy uważali, że materiał musi składać się z prostych, uporządkowanych rzędów atomów, aby skutecznie przewodzić prąd.  

Jiaze Xie, współautor badania, zaczął eksperymentować z materiałami odkrytymi wiele lat temu, ale ignorowanymi. Umieścił atomy niklu na rzędach molekuł węgla i siarki, a następnie rozpoczął testy. Ku zdumieniu naukowców, materiał ten łatwo i silnie przewodził prąd. Był do tego bardzo stabilny.  

Podgrzewaliśmy ten materiał, chłodziliśmy, wystawialiśmy na działanie powietrza i wilgoci, a nawet narażaliśmy na działanie kwasów i zasad, i nic się nie działo. Materiały przewodzące prąd muszą właśnie tak reagować w prawdziwym świecie – mówi Jiaze Xie. 

Naukowców najbardziej zdziwiła struktura molekularna materiału, która była nieuporządkowana. Pod kątem budowy materiał ten nie powinien posiadać właściwości metalu. John Anderson twierdzi, żę nie ma solidnej teorii, która by to wyjaśniała. 

Badacze pracowali z innymi naukowcami z całego Uniwersytetu w Chicago, aby spróbować zrozumieć, jak materiał może przewodzić prąd. Po testach, symulacjach i pracach teoretycznych, uważają, że materiał tworzy warstwy. Nawet jeśli atomy obracają się na boki, nie tworząc już prostej linii, elektrony mogą nadal poruszać się w poziomie lub w pionie, tak długo, jak kawałki materiału się stykają.  

Efekt końcowy jest niespotykany w przypadku materiału przewodzącego. To prawie jak przewodząca prąd plastelina, można ją zgnieść i nadal przewodzi prąd – mówi John Anderson.  

Wykorzystanie materiału 

.Naukowcy są podekscytowani, ponieważ odkrycie sugeruje fundamentalnie nową zasadę projektowania dla technologii elektronicznej. Przewodniki są tak ważne, że praktycznie każdy nowy wynalazek otwiera nowe kierunki rozwoju technologii, wyjaśnili.  

Główną cechą materiału są jego nowe możliwości przetwarzania. Metale zazwyczaj muszą być przetapiane, by nadać im odpowiedni kształt. Ogranicza to ich wykorzystanie, ponieważ elementy urządzenia muszą być w stanie wytrzymać ciepło potrzebne do obróbki tychże metali. Nowy materiał nie ma takiego ograniczenia, ponieważ może zostać wykonany w temperaturze pokojowej.  

Materiał może zostać również wykorzystany tam, gdzie zachodzi potrzeba, aby urządzenie lub jego fragmenty wytrzymały ciepło, kwasowość, zasadowość, albo wilgotność. Wcześniej ograniczało to możliwości inżynierów w zakresie rozwoju nowej technologii. Prace nad materiałem trwają. W przyszłości może być on wykorzystany do stworzenia nowych, rewolucyjnych urządzeń. 

Oprac. Emil Gołoś

Materiał chroniony prawem autorskim. Dalsze rozpowszechnianie wyłącznie za zgodą wydawcy. 2 listopada 2022