Wednesday, February 8Modern Manufacturing
×

นักวิทยาศาสตร์ค้นพบวัสดุที่เป็นเหมือนพลาสติกแต่มีคุณสมบัติเหนี่ยวนำเหมือนโลหะ

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Chicago ค้นพบวิธีสร้างวัสดุแบบใหม่ที่สร้างได้เหมือนพลาสติกแต่มาพร้อมกับคุณสมบัติในการเหนี่ยวนำไฟฟ้าได้เหมือนกับวัสดุโลหะ

นักวิทยาศาสตร์ค้นพบวัสดุที่เป็นเหมือนพลาสติกแต่มีคุณสมบัติเหนี่ยวนำเหมือนโลหะ
นักวิทยาศาสตร์ค้นพบวัสดุที่เป็นเหมือนพลาสติกแต่มีคุณสมบัติเหนี่ยวนำเหมือนโลหะ
นักวิทยาศาสตร์ค้นพบวัสดุที่เป็นเหมือนพลาสติกแต่มีคุณสมบัติเหนี่ยวนำเหมือนโลหะ

วัสดุเก่าแแก่ที่สุดที่มนุษย์รู้จักว่ามีความสามรถในการเหนี่ยวนำไฟฟ้า ได้แก่ ทอง ทองแดง และอะลูมินัม และเมื่อ 50 ปี ที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์ได้สร้างตัวเหนี่ยวนำจากวัสดุธรรมชาติขึ้นโดยใช้สารเคมิที่รู้จักกันในฐานะ Doping ซึ่งมีการระจายออกไปตามอะตอมหรืออิเล็กตรอนที่แตกต่างกันไปตามวัสดุ มีจุดเด่น คือ วัสดุเหล่านี้มีความยืดหยุ่นและแปรรูปง่ายกว่าวัสดุอย่างโลหะ แต่ปัญหาที่ตามมา คือ มีความเสถียรที่ไม่สูงนัก โดยสามารถสูญเสียความสามารถในการเหนี่ยวนำหาสัมผัสกับความชื้นหรือมีอุณหภูมิที่สูงเกินไป

วัสดุทั้ง 2 ประเภทต่างมีจุดร่วมกัน คือ มีโครงสร้างอะตอมหรือโมเลกุลที่เรียงตัวเป็นเส้นตรงและอยู่ใกล้ชิดกัน ทำให้อิเล็กตรอนสามารถไหลผ่านวัสดุได้ง่าย ทำให้นักวิทยาศาสตร์คิดว่าจำเป็นจำต้องมีการเรียงตัวที่เป็นเส้นตรง มีแถวอะตอมที่เป็นระบบระเบียบเพื่อให้เกิดการเหนี่ยวนำที่มีประสิทธิภาพ

แต่สำหรับการค้นพบใหม่นี้ทำให้เห็นว่าโครงสร้างโมเลกุลที่เกิดขึ้นนั้นไม่ได้เรียงตัวเป็นระเบียบอย่างเคย เมื่อพิจารณาจากความรู้พื้นฐานเดิมก็จะมองว่าสิ่งนี้ไม่สามารถเป็นโลหะไปได้ หลังจากร่วมมือกับนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ ในมหาวิทยาละยเพื่อทดสอบ จำลอง และหาทฤษฎีเพิ่มเติม พวกเขาคิดว่าวัสดุที่ก่อตัวขึ้นเป็นชั้นเป็นแผ่น ๆ เหมือนชั้นของลาซานญ่าหรnอขนมชั้น และแม้ว่าชั้นเหล่านั้นจะถูกหมุนไปด้านข้าง ไม่ได้ต่อเรียงกันเป็นชั้นอีกต่อไป แต่อิเล็กตรอนก็ยังสามารถเคลื่อนที่ในแนวดิ่งหรือแนวราบได้ตราบเท่าที่ชิ้นส่วนสัมผัสกัน

นักวิจัยลงความเห็นว่าวัสดุใหม่นี้เป็นเหมือน Play-Doh ที่มีคุณสมบัติเหนี่ยวนำ ซึ่งสามารถปั้นแต่งไปไว้ส่วนใดก็ได้และมันก็ยังมีคุณสมบัติในการเหนี่ยวนำ อีกหนึ่งคุณสมบัติที่น่าสนใจ คือ การผลิตแปรรูปขึ้นมา ยกตัวอย่างเช่น โลหะต้องหลอมละลายเพื่อทำให้ได้รูปทรงที่ต้องการสำหรับชิปหรืออุปกรณ์ต่าง ๆ ซึ่งก็จะมีข้อจำกัดเกิดขึ้น ในขณะที่ส่วนประกอบอื่น ๆ ของอุปกรณ์ต้องทนต่อความร้อนในการใช้งานวัสดุที่เกิดขึ้น แต่วัสดุใหม่ไม่มีข้อจำกัดเเหล่านี้ เพราะสามารถผลิตได้ในอุณหภูมิห้องสามารถใช้ตรงไหนของอุปกรณ์หหรือชิ้นส่วนก็ได้ ซึ่งทนทั้งความร้อน กรด และความเป็นอัลคาไลน์ไปจนถึงความชื้น ซึ่งปัญหาเหล่านี้เคยเป็นข้อจำกัดให้วิศวกรทำงานได้ยาก กลายเป็ฯการเปิดประตูบานใหม่สู่การพัฒนาเทคโนโลยีที่ไม่เคยมีมาก่อน

ที่มา:
news.uchicago.edu

Thos
"Judge a man by his questions rather than his answers"
Voltaire
READ MORE
×