新技术可以在纤维中实现低成本的硅装置

解释铝芯预制件发生变化的图示为硅芯纤维拉伸过程。

在一个新出版的研究中，来自MIT细节的研究人员是一种新的廉价方法来产生硅芯纤维。

科学家们已经知道如何从散装材料绘制薄纤维数十年。但是，由MIT的研究人员开发的这种旧方法的新方法可能导致制造高质量的基于纤维的电子设备的全新方法。

该想法从长期的研究努力开发了开发多功能纤维，该多功能纤维将不同的材料掺入单个长功能股线中。到目前为止，这些长股仅可以通过将材料布置在称为预制件的大块或圆柱体中，然后加热并拉伸以产生直径大大较小的薄纤维，但保持相同的组合物。

现在，现在，通过这种方法创建的纤维可以具有与起始材料完全不同的组成 - 高级作者Yoel Fink的提前是作为一种“炼金术”，将廉价和丰富的材料转化为高位 - 价值。新发现是由研究生Chong Hou的研究生沟通的Journal Natures Communications的一篇文章中描述，以及六人在麻省理工学院和新加坡。

纤维由铝金属和二氧化硅玻璃，丰富的低成本材料制成，通常用于制造窗户和窗框。铝金属和二氧化硅玻璃在加热和绘制时，产生纤维的纤维，具有纯的晶体硅 - 计算机芯片和太阳能电池的原料和二氧化硅的涂层。

最初的发现是一个完全惊喜：在设计用于测试纤维内部金属线的实验中，侯尝试了各种金属，包括银，铜和铝 - 以及后一种情况，结果不是他们预期的。

“当我看着纤维时，而不是闪亮的金属芯，我观察到暗物质;我真的不知道发生了什么事，“侯说，谁是本文的领先作者。在分析后，研究人员发现核心转向硅 - 实际上，非常纯净，晶体硅。

“我的初步反应可能是完全丢弃样本，”福克说，在看到实验“失败”以产生预期的结果后。但相反，侯开始研究标本并采取严格的分析，很快意识到他预期的平凡效果被一个令人惊讶的人所取代 - 这就是这一发现来的。

事实证明，纤维中的化学反应是众所周知的：在用于拉伸纤维的高温下，约2,200摄氏度，纯铝芯与二氧化硅反应，一种氧化硅。纯硅背后的反应浓缩，浓缩在纤维的核心和氧化铝，其在芯和二氧化硅包层之间沉积非常薄的铝层。

现在，侯说，“我们可以使用它来获取可以在光纤内部内置的太阳能电池或晶体管等电气电池或晶体管，或任何硅基半导体器件。”他说，许多团队已经尝试在纤维中创造这样的设备，但到目前为止，所有的方法都需要从昂贵的高纯度硅开始。

“现在我们可以使用廉价的金属，”侯说。“它为我们提供了一种产生硅芯光纤的新方法。”

Fink是一种材料科学和电气工程教授和麻省理工学院的电子学士，表示，这代表了“纤维的第一次与其预制件不同的纤维。… 它通过增值加工开辟了纤维材料和光纤设备的新机遇。“

“我们希望利用这种技术不仅在内部产生硅，还要在其他材料中产生，”侯说。此外，该团队正在努力生产特定结构，例如绘制材料内的电气连接。“我们可以把其他金属放在那里，如金或铜，并制作一个真正的电路，”他说。

Fink补充说，这是“一种新的思考纤维的方式，它可能是一种比他们所拥有更多的纤维来做很多的方式。”例如，随着移动设备继续扩展到电子商务的更大段，例如，该技术可以为电子产品开辟新的可能性 - 包括太阳能电池和微芯片 - 将其掺入纤维中并编织成衣服或配件。

“光纤是现代通信和信息技术的核心，但其实现中所采用的材料和流程在40年内发生了更大的变化，”克罗莱纳州克莱姆森大学光学材料科学与工程技术中心主任John Ballato说，谁没有参与这项研究。他说，“这里特别重要的是，起始和结束核心组成完全不同。以前的工作主要集中在核心和包层之间的化学反应和相互作用，但从未如此批发材料转变。“

史蒂文斯理工学院化学工程和材料科学教授霍博肯霍博肯·霍博肯（Healoken），NJ也没有与这项研究无关，说：“这项工作简直很漂亮。”他补充说，“这种新的策略将使新的功能纤维的制造能够使用传统方法来制造否则困难的功能纤维，如果不是不可能的话，可以使用传统方法。”

除侯外，该作品还包括小婷贾，鑫赵和麻省理工学院约翰·乔安诺洛斯;雷维在新加坡南阳技术大学;在新加坡国立大学的和Swee-Ching Tan。该工作得到了国家科学基金会和美国陆军研究实验室和美国军队研究办公室的支持，通过麻省理工学院的士兵纳米技术研究所。

出版物：Chong Hou等，“来自铝芯预制件的晶体硅芯纤维，”自然通信6，物品编号：6248; DOI：10.1038 / ncomms7248

图像：由研究人员礼貌