不僅僅能燒 煤炭也可制作電子器件

一直以來(lái)煤炭都被當作是化工行業(yè)的原材料，用來(lái)制造塑料、燃料和溶劑等。如今，黑乎乎的煤炭終于散發(fā)出了金子般的光彩。研究人員發(fā)現，煤炭這種低科技含量的材料擁有高科技應用潛力，在加工煤炭的過(guò)程中適當調節溫度就可以得到所需的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)。

近日，美國麻省理工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院教授杰弗里·格羅斯曼團隊將煤炭粉碎成粉末，再經(jīng)過(guò)溶解和沉積制造出了簡(jiǎn)單的電子加熱元件，它可以用來(lái)給汽車(chē)玻璃或飛機機翼除霜霧，或是作為生物醫用植入物的一部分。

格羅斯曼覺(jué)得，大家對煤炭的認識存在著(zhù)嚴重偏差。其實(shí)，煤炭除了可以用來(lái)燒火，還有更大的價(jià)值。復雜的分子結構和多變的化學(xué)組成使它的應用有了多種可能性，煤炭可以是制作太陽(yáng)能電池板、電池或電子器件的基礎。

“當你把煤炭看作是一種材料，是一種不僅僅用來(lái)燃燒的物質(zhì)，它豐富的化學(xué)組成就會(huì )展現在你面前。”格羅斯曼舉例說(shuō)，自然形成的、不同種類(lèi)的煤炭本身就擁有一定的導電性——跨越七個(gè)數量級，不需要像利用硅來(lái)制造電子器件時(shí)那樣需要經(jīng)過(guò)純化或精煉。這就意味著(zhù)，一種給定種類(lèi)的煤炭，其本身就能提供某一特定電子元器件所需的電學(xué)性質(zhì)。

格羅斯曼認為，這項工作的一個(gè)挑戰是：確定如何加工煤炭這種材料。為此，研究人員設計了一系列的步驟將煤炭粉碎成末，之后溶解到溶液中，最后在基底上沉積成一層薄薄的膜——最后一步是制作許多電子元器件的必要步驟，如晶體管和太陽(yáng)能光電板。

研究團隊所制造出來(lái)的、用來(lái)證明其理論的簡(jiǎn)易加熱元器件提供了一種如何使用這種材料的“端對端”的證明：從研磨煤炭到將其沉積成薄膜并制造出功能電子器件?，F在，研究人員說(shuō)，可能性的大門(mén)已經(jīng)打開(kāi)，多樣性應用的潛能已經(jīng)顯現出來(lái)。

格羅斯曼說(shuō)，該新材料的潛在優(yōu)勢是，由于取材于非常廉價(jià)的基礎材料，因此其成本也非常低，再加上加工過(guò)程非常簡(jiǎn)單，使其制造成本也非常低廉。例如，芯片級別的硅或石墨烯的成本主要來(lái)自于材料的精煉提純過(guò)程，做硅芯片的原材料二氧化硅其實(shí)非常便宜且數量極多，但是高精度提純過(guò)程卻耗資巨大（通常要達到99.999%的純度）。而使用煤炭粉末則具有諸多優(yōu)勢，這多虧了其性質(zhì)的可調節性、高的導電性以及堅固性和熱穩定性。