新发现可能开启镓在功能材料中更广泛应用的可能性欧洲杯足球竞彩

镓是一种非常有用的元素,在整个20世纪伴随人类文明的进步。镓被指定为技术上的关键元素,因为它对半导体和晶体管的制造至关重要。

值得注意的是,氮化镓和相关化合物为蓝色LED的发现提供了条件,这是开发节能和持久的白色LED照明系统的最后关键。

这一发现导致了2014年诺贝尔物理学奖的颁发。据估计,高达98%的镓需求来自半导体和电子工业。

除了在电子领域的应用,镓独特的物理特性也使其在其他领域得到了应用。镓本身是一种熔点很低的金属,在室温(30°C)以上是液体。

此外,镓能够与一些其他金属形成几个共晶系统(熔点低于任何其成分,包括镓的合金)。纯镓和这些镓基液态金属合金都具有高的表面张力,并被认为在大多数表面上“不可扩散”。

这使得它们难以处理、成形或处理,从而限制了它们在实际应用中的潜力。然而,最近的一项发现可能打开了镓在功能材料领域的更广泛应用的可能性。欧洲杯足球竞彩

在Ulsan,韩国,乌尔斯国家科学与技术研究所(UNIST)基础科学研究所(IBS)中的多维碳材料(CMCM)中心研欧洲杯足球竞彩究团队发明了一种掺入液体中的填料颗粒的新方法欧洲杯猜球平台欧洲杯线上买球镓制造液态金属功能复合材料。

填充剂的加入将液体材料转变成糊状或油灰状(一致性和“感觉”类似于商业产品“橡皮泥”),这取决于添加颗粒的数量。欧洲杯猜球平台

在将石墨烯(G-O)用作填料材料的情况下,G-O含量为1.6〜1.8%,导致糊状形式,而3.6%对于腻子形成是最佳的。在期刊上发表的一篇文章中描述了各种新的镓复合材料和其形成机制欧洲杯线上买球科学的进步

基于镓的液态金属内部粒子的混合欧洲杯猜球平台改变了材料的物理性质,这使得处理更加容易。第一作者王春晖指出:“液态镓复合材料形成糊状物或腻子的能力是非常有益的。它消除了镓应用处理的大部分问题。它不再污染表面,它可以涂或“油漆”到几乎任何表面,它可以塑造成各种形状。这为镓提供了前所未有的广泛应用。”

该发现的潜在应用包括所需的柔软和柔性电子产品的情况,例如穿戴设备和医疗植入物。

研究甚至表明,这种复合材料可以制成一种多孔的泡沫状材料,具有极高的耐热性,能够承受喷灯一分钟而不受任何损害。

在这项研究中,该团队能够识别出能够让填充物与液态镓成功混合的因素。共同通讯作者Benjamin狡猾描述了先决条件:“液态镓暴露在空气中时会形成一层氧化‘皮肤’,这对混合至关重要。这层皮肤覆盖着填充颗粒,并在镓内部稳定它,但这层皮肤是有弹性的。我们知道,必须使用足够大尺寸的粒子欧洲杯猜球平台,否则就不能发生混合,就不能形成复合材料”。

研究人员在他们的研究中使用了四种不同的材料作为填料:氧化石墨烯、碳化硅、欧洲杯足球竞彩金刚石和石墨。

其中,有两种材料在加入液态镓时表现出了优异的性能:用于电磁干扰屏蔽的还原氧化石墨烯(rG-O)和用于热界面材料的金刚石颗粒。欧洲杯足球竞彩欧洲杯猜球平台

在还原氧化石墨烯薄膜上涂上一层13微米厚的Ga/rG-O复合材料,可以将薄膜的屏蔽效率从20 dB提高到75 dB,这足以满足商业(>30 dB)和军事(>60 dB)应用。

然而,该复合材料最显著的性能是它能够提供任何日常普通材料的EMI屏蔽性能。研究人员证明,将类似的20微米厚的Ga/rG-O涂层涂在一张简单的纸上,可以产生超过70分贝的屏蔽效率。

也许最令人兴奋的是当金刚石颗粒加入材料时的热性能。欧洲杯猜球平台CMCM团队与UNIST研究人员Shalik Joshi博士和KIM gunho教授合作测量了热导率,LEE seung - hwan和LEE Jaeson教授进行了“现实世界”的应用实验。

导热实验表明,含金刚石复合材料的体积导热系数可达~110 W m-1 K-1,填料颗粒越大,导热系数越大。欧洲杯猜球平台这比市面上可用的热膏(79 W m-1 K-1)的导热系数高出50%以上。

应用实验进一步证明了镓金刚石混合物作为热源和散热片之间的热界面材料的有效性。有趣的是,尽管热导率较低,但带有较小尺寸金刚石颗粒的复合材料在现实世界中表现出了优越的冷却能力。欧洲杯猜球平台

产生这种差异的原因是较大的金刚石颗粒更容易突出穿过大块镓,并在散热片或热源与TIM的界面上产生空气间隙,降低了其有效性。欧洲杯猜球平台(Ruoff指出,未来可能会有一些方法来解决这个问题。)

最后,该团队甚至创造并测试了一种由镓金属和商用硅酮腻子的混合物制成的复合材料——更广为人知的名字是“橡皮泥”(Crayola LLC)。最后一种含镓的复合材料是由一种完全不同的机制形成的,这涉及到小滴的镓被分散在整个橡皮泥。

虽然它没有上述GA / RG-O的令人印象深刻的EMI屏蔽能力(材料需要2mm涂层以达到相同的70dB屏蔽效率),但它以优异的机械性能补偿。

由于这种复合材料使用有机硅聚合物而不是金属镓作为基材,它不仅具有延展性,而且具有延展性。

提出将这种碳填料与液态金属混合的CMCM主任Rod Ruoff教授指出:“我们首先在2019年9月提交了这项工作,从那时起,它已经发生了一些迭代。我们发现各种各样的颗粒可以掺入液体镓中,并为粒子大小发挥着作用的基础知识提供了基础的理解欧洲杯猜球平台混合。我们发现这种行为延伸到镓合金,其温度低于室温,如铟 - 镓,锡镓和铟镓镓。我们的联合合作者的能力已经显示出这些复合材料的卓越应用,并且我们希望我们的工作激励其他人发现具有令人兴奋的应用程序的新功能填料。“

来源:https://www.ibs.re.kr/eng.do.

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