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柔软有弹性流体晶体管面世
时间:2017-11-08 13:46:27来源:科技日报
提要:美国卡耐基梅隆大学(CMU)科学家研发出一种在室温下呈液态的金属合金,并将其注入橡胶后制成像天然皮肤一样柔软和富有弹性的晶体管。
柔软有弹性流体晶体管面世

据物理学家组织网近日报道,美国卡耐基梅隆大学(CMU)科学家研发出一种在室温下呈液态的金属合金,并将其注入橡胶后制成像天然皮肤一样柔软和富有弹性的晶体管。发表在《先进科学》杂志上的这一最新成果预示着,这些软性材料或将开创液态计算机新时代。

晶体管被称为掌上电脑、智能手机等数字产品的“大脑”,负责处理信号和数据,随着其尺寸越来越小,这些数字计算机产品也在不断变小、变强和更加普及。但由于晶体管用的都是固体材料,始终无法摆脱拒人于千里之外的硬邦邦感觉。

在最新研究中,CMU软体机器实验室工程师卡梅尔·麦吉迪和詹姆斯·威斯曼研制出新方法,制成拥有数字功能和柔软可变形兼备的流体晶体管。他们通过调配铟镓两种金属的混合比例,找到一种在室温下呈液态的特殊合金,注入橡胶后不仅能像铜和银等金属一样导电,还拥有天然皮肤一样的柔软弹性。

他们用液态铟镓合金制成了可伸展性电路线和电子开关,这些晶体管通过开关两个液滴的连接发挥作用。实验证明,当沿着某个方向施加一个伏特电压时,两个液滴会相互靠近并连接成一座金属桥梁,从而实现导电功能;当沿着相反方向施加一个伏特电压时,液滴会相互远离,导电性能关闭。只要施加微量电压,液态晶体管就会拥有传统晶体管一样的特性。

研究人员表示,两个液滴类似于场效应晶体管的源极和漏极,通过电压调控液滴的形状,晶体管电路可按需开关。这种液态金属电路在未来拥有无穷应用潜力,比如研制模拟鸟类的飞行机器人,能在保持电学功能的同时承受高空极端条件下的变形压力;研发出用于搜救机器人,以及监控疾病和恢复大脑功能等领域的液态计算机。

液态金属和橡胶合体就是半导体!即使熟知半导体行业的圈内人,恐怕也想不到有这般好事。材料科学就是这么神奇,打开自然从未启封的大门,踏出一条前所未有的路。中国材料研发人才济济,实力强劲,这项极有前途的技术想必会被迅速跟进。力求突破极限的半导体业,正渴求这种指示新方向的科研项目。

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作者系聂翠蓉

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