木材有很多用途。建筑例如,船和书柜。,或篝火。喂养。和。
您会注意到,为功能性电器供电并不在其中。
林雪平大学和瑞典皇家理工学院的研究人员显然从未过多关注木材不擅长的事情,因此他们继续制造了世界上第一个木制晶体管。
坦白说,这项创新背后的团队添加了一种特殊的成分,以解决木材传导电流性能不佳的整个问题。虽然它有效,但不要指望在你的下一部智能手机中找到它。
“是的,木质晶体管速度慢且体积大,但它确实有效并且具有巨大的发展潜力,”说林雪平大学的电气工程师 Isak Engquist。
这简陋的晶体管是几乎所有电子技术的基本组成部分。作为一个微小的“门”,控制一种电流通过另一种电流的流动,它可以放大信号,将数据存储为一串开关,或者一起工作执行逻辑运算。
它之所以能做到这一切,要归功于半导体材料的一种特性,即只有当它们本身具有足够的电荷时才能够承载电流。
哪里的第一个晶体管是你可以用指尖平衡的块状物体,从那时起,它们的建造规模就达到了进入同一个空间。
木材不是半导体。事实上,植物纤维的碳水化合物组成部分在推动电子前进方面是非常顽固的。
解决这个问题的一种方法是将木材还原成木炭,留下一条相对纯净的碳高速公路供电荷翻滚。
但木炭并不是真正的木头,那么这有什么乐趣呢?
恩奎斯特和他的团队利用硬木轻木相对较高的强度、低密度和均匀的结构,剥去了它的坚韧特性。木质素并用称为聚(3,4-乙撑二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸盐的混合电子-离子导电聚合物填充剩余材料,或聚苯乙烯磺酸钠。
如果我们从技术角度来说,木材更像是导电材料的外壳,就像一束凌乱的电线。这个想法也不是一个新想法,研究人员之前就探索过使用植物材料作为多孔容器的想法电化学和导电物质。
恩奎斯特基于这一经验,在分析轻木聚合物单元的导电性能之前,尝试优化木质素的去除,为聚合物在其中运行创造更有效的通道。
通过堆叠用作电极和通道的毫米厚单元,研究小组发现他们可以制造出相当粗糙的晶体管。在没有电压的情况下,整个结构可以被认为是打开的,并且开关设置在“打开”位置。泵入 6 伏电压,通道就会充满电子,慢慢地挤压通道关闭并将开关轻弹到“关闭”位置。
关闭木制设备大约需要 1 秒,而将其恢复到打开位置大约需要 5 秒。考虑到计算机中的晶体管以千兆赫兹为单位的运行速度(每秒开关数千亿次),您可能会忘记拼凑足够的棍子来玩堡垒之夜。
那么你问,这有什么意义呢?
“我们制造木质晶体管时并没有考虑到任何特定的应用,”说恩奎斯特。
“我们这样做是因为我们可以。这是基础研究,表明这是可能的,我们希望它能激发进一步的研究,从而在未来实现应用。”
除了快速计算之外,由容易获取的资源制成的可生物降解电子产品可用于需要轻松分解的远程传感器或由环境中的运动供电的不显眼的设备。
这些只是木材的另外一些用途。
这项研究发表于美国国家科学院院刊。