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麻省理工学院的研究人员认为,煤具有特殊的分子结构,可以用作制造太阳能电池板、电池或电子设备的基本材料。是时候从不同的角度来看待煤了,而不是把它当作燃料来燃烧。
为了表明这种传统上被认为是低技术的材料具有广阔的高技术应用前景,该校材料科学与工程系的研究员杰弗里·格罗斯曼和其他同事已经成功开发了一种使用煤的电加热装置。该装置可用于汽车玻璃和飞机机翼的除霜,或作为生物医学植入物的一部分。
天然煤有很多种,它们的电导率相差高达1000万倍。这意味着,如果提供足够多的煤,研究人员可以利用它们的电子特性来制造独特的电子元件。
但是这项工作的挑战之一是如何加工煤。经过探索,研究人员发明了一种方法:首先,煤被开发成粉末,然后它被溶解在溶液中,最后它沉淀在基底上,形成一层薄膜。利用这种方法,他们对煤膜进行了深入的测试,并将其用于制造电子元件。研究人员发现,通过调整加工煤时的温度,可以改变煤膜的光学和电子特性,以达到预期的效果。在发表在《纳米快报》上的研究报告中,他们还首次详细介绍了四种不同煤(无烟煤、褐煤和两种烟煤)薄膜的化学、电子和光学性质。
研究人员表示,从煤的自然化学性质来看,它有广阔的应用前景。首先,它们自然丰富,相对便宜。第二,加工工艺简单,成本低。相比之下,虽然硅,一种重要的电子芯片材料,在自然界中也很丰富,但在用于电子产品之前,它需要被提纯到99.99%以上。
美国坦普尔大学机械工程副教授任表示,这项新研究有助于加深人们对天然煤应用潜力的理解,这意味着直接从天然煤开发碳纳米材料的工作取得了重大进展。