Kaip ir deimantas, grafenas ir kitos egzoti\u0161kos med\u017eiagos, amorfinis silicio karbidas (a-SiC) yra itin stipri med\u017eiaga, ta\u010diau, skirtingai nuo savo kristalini\u0173 analog\u0173, jo atom\u0173 i\u0161sid\u0117stymas n\u0117ra tolyd\u017eiai tvarkingas.<\/p>\n
\u0160i anomalija padeda paai\u0161kinti, kaip \u0161iai med\u017eiagai pavyksta pasiekti tok\u012f nepaprast\u0105 tempimo stipr\u012f; profesorius Norte apskai\u010diavo, kad ant vienos a-SiC juostel\u0117s galima pakabinti iki 10 vidutinio dyd\u017eio automobili\u0173, kol ji nesul\u016b\u017eta.<\/p>\n
Silicio karbidas (SiC) yra neorganinis cheminis junginys, sudarytas i\u0161 anglies ir silicio. Nat\u016braliai randamas kaip retas mineralas moisanitas, SiC taip pat gali b\u016bti naudojamas kaip abrazyvas arba neper\u0161aunam\u0173 liemeni\u0173 plok\u0161teli\u0173 keramikos med\u017eiaga. D\u0117l daugyb\u0117s technologini\u0173 pritaikym\u0173 jis yra nepaprastai perspektyvus - jo savyb\u0117s svyruoja nuo kietumo ir dideli\u0173 Youngo modulio ver\u010di\u0173, puiki\u0173 mechanini\u0173 ir elektrini\u0173 savybi\u0173, taip pat plataus skaidrumo lango matomuose bang\u0173 ilgiuose iki puiki\u0173 mechanini\u0173 ir elektrini\u0173 charakteristik\u0173 jo kristalin\u0117je formoje (c-SiC).<\/p>\n
Pastaruoju metu SiC sulauk\u0117 mokslinink\u0173 susidom\u0117jimo d\u0117l savo ypatingo atsparumo tempimui. \u0160i naujoji med\u017eiaga, kurioje dera kristalin\u0117s ir amorfin\u0117s med\u017eiagos, pasi\u017eymi 10 kart\u0173 didesniu stiprumu nei neper\u0161aunamoms liemen\u0117ms gaminti naudojamas kevlaras, tod\u0117l ji yra itin tvirta, ta\u010diau lanksti med\u017eiaga, tinkama daugeliui panaudojimo b\u016bd\u0173, \u012fskaitant itin jautrius mikroschem\u0173 jutiklius.<\/p>\n
Amorfinis SiC sudarytas i\u0161 atsitiktinai sud\u0117liot\u0173 \"Lego\" kalad\u0117li\u0173, kuri\u0173 atomin\u0117 strukt\u016bra neturi jokio taisyklingo ra\u0161to ar tvarkos, pana\u0161iai kaip ir ant lygaus pavir\u0161iaus. Ta\u010diau, skirtingai nuo kristalini\u0173 analog\u0173, atsitiktinumas lemia ne trapum\u0105, o stiprina atsparum\u0105 ir universalum\u0105; 10 gigaPaskali\u0173 stiprumas j\u012f i\u0161skiria i\u0161 kit\u0173 med\u017eiag\u0173 kaip \u012frodymas. \u0160is ne\u012ftik\u0117tinas stiprumas rei\u0161kia, kad, norint \u0161i\u0105 med\u017eiag\u0105 suardyti, ant jos tur\u0117t\u0173 u\u017eva\u017eiuoti de\u0161imt automobili\u0173!<\/p>\n
D\u0117l \u0161i\u0173 nepaprast\u0173 savybi\u0173 a-SiC yra puiki med\u017eiaga MEMS (mikroelektromechanini\u0173 sistem\u0173) strukt\u016broms, tokioms kaip membranos, konsol\u0117s ir stygos, gaminti. Be to, d\u0117l \u017eemesn\u0117s temperat\u016bros, reikalingos nusodinimui, nei taikant c-SiC nusodinimo metodus, a-SiC taip pat gali b\u016bti naudojamas didelio na\u0161umo gamybai arba plok\u0161teli\u0173 nusodinimo procesams.<\/p>\n
Siekdami \u012frodyti, kad a-SiC pl\u0117vel\u0117s pasi\u017eymi geresn\u0117mis eksploatacin\u0117mis savyb\u0117mis, pagaminome ir i\u0161matavome \u017eiedinius rezonatorius, pagamintus i\u0161 plon\u0173 \u0161ios med\u017eiagos pl\u0117veli\u0173. Rezonatoriai buvo pritaikyti pagal analitines i\u0161rai\u0161kas, o po to i\u0161analizuoti taikant baigtini\u0173 element\u0173 modeliavim\u0105; rezultatai parod\u0117, kad a-SiC plon\u0173 pl\u0117veli\u0173 vidiniai kokyb\u0117s koeficientai yra didesni nei 4\u00d7105, o tai pranoksta net c-SiN ir kristalinio SiC kokyb\u0117s koeficientus su 0,78 dB\/cm bangolaid\u017eio sklidimo nuostoliais, o tai yra esminis \u017eingsnis siekiant naudoti \u0161i\u0105 med\u017eiag\u0105 integruotose kvantin\u0117s fotonikos srityse.<\/p>\n
Amorfinis silicio karbidas pasi\u017eymi keliomis savyb\u0117mis, d\u0117l kuri\u0173 jis puikiai tinka naudoti fotonin\u0117se platformose, \u012fskaitant didel\u012f chemin\u012f selektyvum\u0105, ma\u017e\u0105 \u0161iluminio pl\u0117timosi koeficient\u0105, kietum\u0105 ir standum\u0105 - savyb\u0117s, d\u0117l kuri\u0173 jis tinka mechaniniams jutikliams, pavyzd\u017eiui, nanomechaniniams rezonatoriams. Be to, moksliniais tyrimais nustatyti i\u0161skirtiniai tempimo mechanin\u0117s kokyb\u0117s veiksniai, d\u0117l kuri\u0173 amorfinis silicio karbidas yra viena geriausi\u0173 med\u017eiag\u0173, tinkam\u0173 j\u0117gos, pagrei\u010dio ir poslinkio jutikliams.<\/p>\n
Amorfinio SiC Youngo modulis daug ma\u017eesnis nei jo silicio (c-Si) analogo, tod\u0117l jis yra lankstesnis ir gali b\u016bti naudojamas didelio ploto elektronikoje, pavyzd\u017eiui, skyst\u0173j\u0173 kristal\u0173 ekranuose. Be to, jo amorfin\u0117 strukt\u016bra suma\u017eina energijos kiek\u012f, reikaling\u0105 norint pasiekti tok\u012f pat elektros srov\u0117s tank\u012f kaip ir silicio pagrindo analogo.<\/p>\n
D\u0117l ma\u017eo \u0161iluminio pl\u0117timosi savybi\u0173 PMMA yra puiki med\u017eiaga metaliniams optiniams prietaisams, pvz., optiniams pluo\u0161tams ir l\u0119\u0161iams, apsaugoti nuo \u0161iluminio pl\u0117timosi, pvz., l\u0119\u0161iams. Deja, d\u0117l jos trapumo j\u0105 sud\u0117tinga naudoti birioms reikm\u0117ms, pavyzd\u017eiui, langams ar veidrod\u017eiams.<\/p>\n
Amorfinis silicio karbidas yra ideali med\u017eiaga optiniams bangolaid\u017eiams ir stiprintuvams d\u0117l savo stipraus tre\u010diosios eil\u0117s netiesi\u0161kumo, tod\u0117l tai puiki med\u017eiaga, kurioje galima panaudoti tarpines b\u016bsenas juostos tarpe, kurios d\u0117l amorfin\u0117s strukt\u016bros sustiprinamos dviej\u0173 foton\u0173 sugerties ir keturi\u0173 bang\u0173 mai\u0161ymo procesams.<\/p>\n
Be to, amorfinis SiC pasi\u017eymi ma\u017eu \u0161iluminiu ir elektriniu laidumu, tod\u0117l juo galima gerokai patobulinti integruotus optinius prietaisus. Be to, jo \u0161iluminis laidumas yra palankus volframo ir boro karbido med\u017eiagoms, tod\u0117l jis tinka naudoti \u017eemoje temperat\u016broje, pavyzd\u017eiui, \u0161ilumos valdymui ar greitojo ry\u0161io sistemose.<\/p>\n
Silicio karbido pl\u0117vel\u0117s gali b\u016bti sukurtos \u012fvairiais metodais, \u012fskaitant chemin\u012f nusodinim\u0105 i\u0161 gar\u0173 plazmoje (PCVD). Tokiu b\u016bdu pagamintos pl\u0117vel\u0117s gali b\u016bti derinamos prie tam tikr\u0173 bangos ilgi\u0173 optin\u0117ms reikm\u0117ms arba formuojamos \u012f rezonatori\u0173 strukt\u016bras; be to, jos gali b\u016bti nusodinamos kaip ploni sluoksniai ant kit\u0173 pad\u0117kl\u0173 ar med\u017eiag\u0173, pavyzd\u017eiui, izoliacinio stiklo pad\u0117kl\u0173.<\/p>\n
Molekulin\u0117s dinamikos modeliavimas parod\u0117, kad amorfinis SiC turi sluoksniuot\u0105 strukt\u016br\u0105, kurioje yra ir heteronuklearini\u0173, ir homonuklearini\u0173 ry\u0161i\u0173, kuri\u0173 santykis kei\u010diasi atkaitinant. \u0160i i\u0161vada patvirtina eksperimenti\u0161kai i\u0161matuotas radialinio pasiskirstymo funkcijas.<\/p>\n
Amorfinio silicio karbido pritaikomumas lemia, kad jis yra ideali med\u017eiaga daugeliui didelio na\u0161umo program\u0173, \u012fskaitant jutiklius, saul\u0117s elementus, kosmoso tyrim\u0173 technologijas ir strukt\u016brinius kompozitus. Be to, jo takumo stipris vir\u0161ija kevlaro stipr\u012f, tod\u0117l jis tinka itin jautriems mikroschem\u0173 jutikliams, taip pat pa\u017eangiems saul\u0117s elementams ir kosmoso tyrim\u0173 technologijoms. Be to, jo unikalios mechanin\u0117s savyb\u0117s leid\u017eia atlikti deformacij\u0173 in\u017einerij\u0105, kuri leid\u017eia atlikti deformacij\u0173 in\u017einerij\u0105 tvirtose med\u017eiagose, pavyzd\u017eiui, strukt\u016briniuose kompozituose ir mechaniniuose sandarikliuose.<\/p>\n
Polikristalinis silicis (c-Si) pasi\u017eymi susipynusia kristaline strukt\u016bra, o amorfinis silicis (a-Si) - smulkiais kristalitais, kurie jo tekst\u016broje i\u0161sid\u0117st\u0119 granuliuotai. Tod\u0117l amorfinis silicis (a-Si) lengviau toleruoja deformacijas, tod\u0117l galima gaminti plonesnes pl\u0117veles \u017eemesn\u0117je technologin\u0117je temperat\u016broje nei naudojant c-Si.<\/p>\n
Ma\u017eas tankis taip pat gali b\u016bti naudingas nervin\u0117ms s\u0105sajoms, kurios remiasi plonos pl\u0117vel\u0117s elektrodais ir auk\u0161to da\u017enio vibracijomis, kad stimuliuot\u0173 arba registruot\u0173 smegen\u0173 veikl\u0105. Deja, i\u0161laikyti j\u0173 vientisum\u0105 l\u0117tinio implantavimo metu gali tapti vis didesniu i\u0161\u0161\u016bkiu d\u0117l komplikacij\u0173, kurias sukelia tiek biologiniai, tiek abiotiniai veiksniai, pavyzd\u017eiui, u\u017edegimin\u0117s reakcijos ir implant\u0173 storio suma\u017e\u0117jimas.<\/p>\n
Be mechanini\u0173 savybi\u0173, a-SiC taip pat pasi\u017eymi \u012fsp\u016bdingu Youngo moduliu, tod\u0117l jis naudingas kuriant neuronin\u0117ms s\u0105sajoms skirtus ra\u0161tuotus rezonatorius. Kad \u012frodyt\u0173 \u0161\u012f taikym\u0105, komanda pagamino ir apib\u016bdino membranas, kantiles ir stygas, pagamintas i\u0161 a-SiC; atliko analitin\u012f atitikim\u0105, kad nustatyt\u0173 j\u0173 vidin\u012f kokyb\u0117s koeficient\u0105, Youngo modul\u012f, Puasono santyk\u012f ir tank\u012f; baigtini\u0173 element\u0173 metodu atliko modeliavim\u0105, kad numatyt\u0173 \u0161i\u0173 kantili\u0173 ir (arba) styg\u0173 pagrindinius mod\u0173 da\u017enius; nustat\u0117, kad j\u0173 rezultatai gerai sutampa su eksperimentiniais matavimais.<\/p>\n
A-SiC yra perspektyvi puslaidininkin\u0117 med\u017eiaga naujos kartos auk\u0161tos temperat\u016bros, auk\u0161to da\u017enio ir didel\u0117s galios optoelektroniniams prietaisams. Jos juostos tarpas pasi\u017eymi dideliu tre\u010diosios eil\u0117s netiesi\u0161kumu, kuris yra 10 kart\u0173 didesnis nei SiN ir kristalinio SiC, tod\u0117l sustipr\u0117ja dviej\u0173 foton\u0173 sugerties ir keturi\u0173 bang\u0173 mai\u0161ymosi procesai. Be to, jo \u0161iluminis stabilumas palengvina hibridin\u0119 integracij\u0105. Be to, \u0161i med\u017eiaga pasi\u017eymi geru cheminiu atsparumu, nes yra gausus vandenilio dopant\u0173 \u0161altinis; tod\u0117l ji tinkama kaip pavir\u0161iaus pasyvacijos danga, apsauganti nuo korozijos \u0117sdinimo ir dilimo.<\/p>\n
Tuo metu, kai didelio stiprumo med\u017eiagose istori\u0161kai dominavo 2D ir kristalin\u0117s med\u017eiagos, amorfinis silicio karbidas tapo pramon\u0117s \u017eaidim\u0173 keitikliu. Unikali \u0161ios med\u017eiagos amorfin\u0117 strukt\u016bra suteikia jai nepaprast\u0105 tvirtum\u0105, nors ji neturi jokios nuoseklios gardel\u0117s su tvarkingu atom\u0173 i\u0161sid\u0117stymu; i\u0161 tikr\u0173j\u0173 ji gali atlaikyti mil\u017eini\u0161k\u0105 \u012ftamp\u0105, prilygstan\u010di\u0105 10 vidutinio dyd\u017eio automobili\u0173 pakabinimo ant lipnios juostos juostos, ir tik tada pasiduoti \u012ftempimui.<\/p>\n
A-SiC i\u0161siskiria i\u0161 savo kristalini\u0173 analog\u0173, kai kalbama apie gamyb\u0105, nes yra amorfinio pob\u016bd\u017eio; \u0161i med\u017eiaga palengvina gamybos procesus, pavyzd\u017eiui, plonasluoksni\u0173 tranzistori\u0173 (TFT), kurie pla\u010diai naudojami skyst\u0173j\u0173 kristal\u0173 ekranuose ir rentgeno spinduli\u0173 vaizduokliuose, be daugelio kit\u0173 paskir\u010di\u0173. Pagrindinis privalumas yra mastelio keitimas: skirtingai nei grafeno ir deimanto, kuriems reikia dideli\u0173 gamybos serij\u0173, a-SiC gali b\u016bti gaminamas plok\u0161teli\u0173 masteliu.<\/p>\n
D\u0117l mastelio keitimo atsirado daugyb\u0117 mikroschem\u0173 jutikli\u0173 technologijos taikymo sri\u010di\u0173. Patvarios med\u017eiagos geriau apsaugo palydovus ir erdv\u0117laivius nuo at\u0161iauri\u0173 aplinkos s\u0105lyg\u0173, su kuriomis susiduriama kosmose, ir netgi gali patobulinti saul\u0117s element\u0173 technologij\u0105, kad b\u016bt\u0173 galima efektyviau gaminti \u0161vari\u0105 energij\u0105.<\/p>\n
Galiausiai, a-SiC yra \u012fdomi med\u017eiaga integruotos kvantin\u0117s fotonikos taikymams. D\u0117l plataus juostos tarpo ir ma\u017eesn\u0117s dviej\u0173 foton\u0173 absorbcijos telekomunikacij\u0173 bang\u0173 ilgiuose, taip pat d\u0117l plataus skaidrumo lango regimajame ir artimajame infraraudonajame spektre a-SiC yra puiki platforma pavieni\u0173 foton\u0173 \u0161altiniams ir sukinio kubitams.<\/p>\n
Netrukus a-SiC revoliucin\u0117s savyb\u0117s pakeis daugel\u012f pramon\u0117s \u0161ak\u0173. Jos tvirtumas, pritaikomumas ir universalumas jau dabar vaidina lemiam\u0105 vaidmen\u012f itin spar\u010di\u0173 ry\u0161i\u0173 ir optini\u0173 technologij\u0173 srityje, ta\u010diau bene novatori\u0161kiausias jos pritaikymas yra tarp\u017evaig\u017ediniuose tyrimuose, kur d\u0117l jos geb\u0117jimo atlaikyti ypatingas j\u0117gas raketos ir kosminiai laivai, naudodami \u0161i\u0105 med\u017eiag\u0105, gali pasiekti Mars\u0105 ar net tolimesnius m\u016bs\u0173 visatos kampelius. Taigi, jos ateitis atrodo daug \u017eadanti, o jos poveikis visai visuomenei - did\u017eiulis.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Like diamond, graphene and other exotic materials, amorphous silicon carbide (a-SiC) is an exceptionally strong material – however unlike its crystalline counterparts it does not exhibit long range order in its atomic arrangement. This anomaly helps explain how this material manages to achieve such remarkable tensile strength; Professor Norte estimates that up to 10 medium-sized […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[64],"tags":[],"class_list":["post-393","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-knowledge"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/393","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=393"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/393\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":394,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/393\/revisions\/394"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=393"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=393"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=393"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}