用於微晶片感測器的新型超強材料,非晶碳化矽強度比 Kevlar 強 10 倍

2024-01-07 12:10:00    編輯: Emma stein
導讀 一種非凡的新材料:非晶碳化矽(a-SiC),可能廣泛影響材料科學領域。它的強度媲美鑽石、石墨烯,降伏強度比用於防彈背心的 Kevlar 纖維高 10 倍,還表現出對微晶片隔振至關重要的機械性能,特別...


一種非凡的新材料:非晶碳化矽(a-SiC),可能廣泛影響材料科學領域。它的強度媲美鑽石、石墨烯,降伏強度比用於防彈背心的 Kevlar 纖維高 10 倍,還表現出對微晶片隔振至關重要的機械性能,特別適合製造超靈敏微晶片感測器。

大多數材料都是由原子規則排列組成的「晶體」,就像一座複雜樂高塔,比如鑽石的碳原子完美排列,從而使鑽石具有不凡硬度。非晶體材料則類似隨機堆積的積木,原子缺乏一致排列性,但與預期相反的是,這種隨機排列不一定會使整體結構脆弱。

事實上,非晶碳化矽(amorphous silicon carbide,a-SiC)證明了原子隨機排列也能產生驚人結構強度。

荷蘭台夫特理工大學材料學家 Richard Norte 表示,新非晶碳化矽材料拉伸強度達 10GPa,想像嘗試把一段布膠帶(Duct tape)拉到斷裂需出多少力,再想像如果一款布膠帶拉伸強度為 10GPa,將需要 10 輛汽車相連懸掛在膠帶上才能使其斷裂。

而使非晶碳化矽材料脫穎而出之優勢在於可擴展性。石墨烯雖然也具有令人印象深刻的強度,但它是單層碳原子,大規模生產有一定挑戰性;鑽石非常堅固,但在自然界相當稀有,合成成本也很高;非晶碳化矽則能以晶圓尺寸生產,潛在應用範圍非常廣泛,從超靈敏微晶片感測器、先進太陽能電池到開創性太空探索、DNA 定序技術等都極具前景。

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