代尔夫特理工大学的研究人员发现了用于微芯片传感器的新型超强材料
代尔夫特理工大学的研究人员在助理教授 Richard Norte 的带领下，推出了一种具有潜力影响材料科学领域的非凡新材料：非晶碳化硅 (a-SiC)。除了其卓越的强度之外，这种材料还表现出对于微芯片隔振至关重要的机械性能。因此，非晶碳化硅特别适合制造超灵敏的微芯片传感器。
潜在的应用范围非常广泛。从超灵敏微芯片传感器和先进的太阳能电池，到开创性的太空探索和 DNA 测序技术。这种材料的强度优势与其可扩展性相结合，使其极具前景。
十辆中型车
“为了更好地理解“无定形”的关键特征，可以将大多数材料视为由按规则图案排列的原子组成，就像一座复杂的乐高塔，”诺特解释道。“这些被称为“晶体”材料，例如钻石。它的碳原子完美排列，使其具有著名的硬度。” 然而，无定形材料类似于一组随机堆积的乐高积木，其中原子缺乏一致的排列。但与预期相反，这种随机化并不会导致脆弱性。事实上，非晶碳化硅就是这种随机性产生的强度的证明。
这种新材料的拉伸强度为 10 GigaPascal (GPa)。“要理解这意味着什么，想象一下尝试拉伸一段管道胶带直至其断裂。现在，如果您想模拟相当于 10 GPa 的拉应力，则需要在该带断裂之前将大约 10 辆中型汽车首尾相连地悬挂在该带上，”Norte 说道。
纳米线
研究人员采用了一种创新方法来测试这种材料的拉伸强度。他们没有采用可能因材料固定方式而产生误差的传统方法，而是转向了微芯片技术。通过在硅基板上生长非晶碳化硅薄膜并将其悬浮，他们利用纳米线的几何形状来产生高张力。通过制造许多具有不断增加的拉力的此类结构，他们仔细观察了断裂点。这种基于微芯片的方法不仅确保了前所未有的精度，而且为未来的材料测试铺平了道路。
为什么关注纳米弦?“纳米弦是基本的构建模块，是可用于构建更复杂的悬浮结构的基础。展示纳米线的高屈服强度意味着展示其最基本形式的强度。”
从微观到宏观
最终使这种材料与众不同的是它的可扩展性。石墨烯是单层碳原子，以其令人印象深刻的强度而闻名，但大规模生产具有挑战性。钻石虽然非常坚固，但要么在自然界中很稀有，要么合成成本很高。另一方面，非晶碳化硅可以以晶圆尺寸生产，从而提供这种极其坚固的材料的大片材。
“随着非晶碳化硅的出现，我们正处于充满技术可能性的微芯片研究的门槛，”Norte 总结道。
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