极端环境下的柔性纳米电缆研究
一种Si-Mn-O玻璃态物质中控制Si-Mn形核、生长的动力学方法,实现了毫米级长度的Mn5Si3 @SiO2柔性纳米电缆(图1)。单根纳米线中,不论壳层厚度、还是电芯尺寸均表现出令人吃惊的均匀性(尺寸波动<4%),同时展现出极好的柔性与自支撑特性,不同弯曲程度下电阻几乎没有任何变化。统计电阻率数值为1.28 - 3.84×10-6 Ωm,最大耐受电流为1.22 - 3.54×107 A cm-2,分别为同等测试条件下同等尺寸银纳米线的10倍与1/3。这样一根导线在300℃的温度下,24小时的测试时间内,电阻率保持不变,证明其能够长时间在高温环境中正常工作。 在1 mol/L的HCl溶液中模拟强酸性环境,发现I-V特性几乎和空气环境中一致;在较长的一段时间内,原位监测导线在溶液中的电学特性变化,发现性能并无衰退。进一步,在溶液中外加矩形波电场,模拟复杂的外部干扰信号,导线仅由于电容效应发生十分微小的电阻变化。另外,同样考察了其耐氧化特性,放在30%双氧水溶液中20小时,电阻未发生明显变化。上述实验数据充分证明所设计的复合纳米电缆能够在高温、酸性及强氧化性等极端环境下正常工作,同时能够抵抗复杂的电场信号干扰。
中山大学
2021-04-13