新研究

新型高溫熱敏電阻材料

負溫度系數（NTC）熱敏電阻是指其阻值隨溫度升高而呈指數關系降低的材料，其具有靈敏度高、響應快、性能穩(wěn)定的特點，被廣泛用于測溫、控溫、溫度補償、抑制浪涌電流等設備中。然而，傳統的Mn-Co-Ni系尖晶石型熱敏電阻材料在300℃以上使用時存在嚴重的老化現象，因而越來越多的研究人員將目光投向了新型高溫熱敏電阻材料的研究。

新疆理化技術研究所研究員常愛民研究小組通過對高熔點、高化學穩(wěn)定性的尖晶石結構MgAl2O4材料進行Cr摻雜，制備出了Mg(Al1-xCrx)2O4高溫熱敏陶瓷材料，經測試，該陶瓷材料在500～1000℃溫度區(qū)間電阻率隨溫度升高而減小，表現了很好的負溫度系數特性

研究人員在對該陶瓷材料的相結構、導電機理和阻溫特性研究之后還發(fā)現，摻雜后的陶瓷材料為同構于MgAl2O4的立方尖晶石相；通過X射線光電子能譜（XPS）分析，陶瓷材料中Cr存在 Cr3+、Cr4+，跳躍電導在Cr3+和Cr4+之間進行，可以通過調節(jié)Cr含量來調節(jié)陶瓷材料的電性能。陶瓷材料ρ500、 B500/800、Ea500/800 的 范 圍 分 別 為 2.67×103～3.72×107Ωcm,6731～11886 K, 0.581～1.025 eV。

三維納米多孔石墨烯晶體管

本次研究證實，使用三維納米多孔石墨烯的晶體管通過利用納米多孔質結構，可以通過電場控制高度集成的大面積二維原子層的電子密度。在今后，使用石墨烯和二硫化鉬，利用原子層的感光元件，以及高度集成的立體電路的實用化有望取得進展。與此同時，在使用石墨烯和其他原子層材料的“三維納米多孔質結構”領域也有望誕生出新的材料。

德國科學雜志《Advanced Materials》2016年10月11日網絡版介紹了日本東北大學和東京大學合作研發(fā)物使用三維納米多孔石墨烯的電雙層晶體管，其電容量最多達到了二維石墨烯晶體管的1000倍。

為了最大限度利用三維納米多孔石墨烯的表面積，研究人員以不破壞納米多孔質結構為前提，制作經過超臨界CO2干燥的納米多孔石墨烯，作為了晶體管的傳導路徑（溝道）和作用（柵極）電極。然后使試樣全部浸滿由室溫下穩(wěn)定的陽離子和陰離子組成的液體（離子液體），制作出了在作用電極與溝道之間外加電場，溝道的電子濃度就會發(fā)生變化的電雙層晶體管。

全新不含碳超級電容

美國麻省理工學院研制出首個不含碳的超級電容，性能超過碳基材料，未來除用于電動汽車等新能源領域，還能用來生產可調節(jié)亮度的變色窗戶和探測痕量化學物質的化學傳感器。

超級電容因充放電速度快、功率密度高等因素成為能源儲存系統的研究熱門。但目前的超級電容都是利用碳基材料制成，在生產過程中需要800℃以上的高溫以及刺激性強的化學物質。“而現在我們發(fā)現了一類不含碳的全新超級電容材料。”MIT助理化學教授米爾恰?丁卡說。

這種全新電容用一類稱作金屬—有機物框架（MOFs）的材料制成。測試表明，新超級電容充放電1萬次后儲能損失不到10%，在許多關鍵性能參數的表現上，已經相當于甚至超越了現有的碳基材料。但丁卡表示，MOFs材料還有很大的優(yōu)化潛力，其表面積經過優(yōu)化后，完全能達到現有碳基材料的3倍，其儲電量將達到驚人的高度。

除了比碳基材料稍貴外，MOFs優(yōu)勢明顯，表面積大，生產中的溫度和化學條件不再嚴苛。未來除用于超級電容外，還能用于儲存天然氣、生產可調節(jié)亮度的窗戶以及醫(yī)用或安全性檢測的化學探測器。