Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Chúng ta có thể đạt được độ kháng điện siêu thấp trong vật liệu composite kim loại dựa trên ống nano cacbon?
Tóm tắt
Một khái niệm để tạo ra vật liệu có độ kháng điện ultra-thấp trong tương lai dựa trên composite ống nano cacbon – kim loại được trình bày. Sử dụng một mô hình môi trường hiệu quả đơn giản, có thể thấy rằng độ kháng điện ở nhiệt độ phòng thấp hơn 50% so với Cu là khả thi. Bài báo này thiết lập một mục tiêu cho các hoạt động R&D trong tương lai, mặc dù có một số vấn đề kỹ thuật cũng như khoa học cần giải quyết trước khi thực hiện khái niệm đã đề xuất. Độ kháng điện ultra-thấp là khả thi bởi vì các ống nano cacbon dẫn điện theo cách đạt tốc độ cao có chiều dài mean free path electron lớn hơn nhiều lần so với các kim loại như Cu và Ag. Điều này ngụ ý rằng một hệ thống với các ống kết nối song song thực sự có thể có độ kháng điện ở nhiệt độ phòng thấp hơn nhiều so với độ kháng điện của các dẫn điện kim loại thông thường như Al, Cu và Ag.
Từ khóa
#độ kháng điện siêu thấp #composite ống nano cacbon #mô hình môi trường hiệu quả #dẫn điện ballisticsTài liệu tham khảo
See for example Physics World, June 2000, Special Issue ‘Carbon nanotubes roll on’ and references therein
C.T. White, T.N. Todorov: Nature 393, 240 (1998)
See for example S. Datta: Electronic Transport in Mesoscopic Systems (Cambridge University Press 1995)
J. Kong, E. Yenilmez, T.W. Tombler, W. Kim, H. Dai, R. Laughlin, L. Liu, C.S. Jayanthi, S.Y. Wu: Phys. Rev. Lett. 87, 10680 (2001)
J. Kong, H. Dai: to be published
S. Frank, P. Poncharal, Z.L. Wang, W.A. De Herr: Science 280, 1744 (1998)
P. Delaney: Appl. Phys. Lett. 75, 3787 (1999)
S. Sanvioto, Y.-K. Kwong, D. Tomanek, C.J. Lambert: Phys. Rev. Lett. 84, 1974 (2000)
P.L. McEuen, M. Bockrath, D.H. Cobden, Y.-G. Yoon, S.G. Louie: Phys. Rev. Lett. 83, 5098 (1999)
C. Dekker: Phys. Today, p. 22, May 1999
P.J.F. Harris: Carbon Nanotubes and Related Structures (Cambridge University Press 1999)
G. Grimvall: Thermophysical Properties of Materials, enlarged and revised edn. (Elsevier, Amsterdam 1999) Chap. 17
B. Ke-Da, L. Hui, G. Grimvall: Int. J. Heat Mass Transfer 36, 4033 (1993)
One obvious limitation of the effective-medium model is that scattering effects induced in the material due to the filler particles (CNTs) are not accounted for. For example, in a Cu–Ag alloy with 1% Ag the resistivity is increased by ∼20% due to the Ag impurities in the Cu matrix. The average distance between the Ag atoms in such an alloy is ∼1 nm. In a SWNT–metal composite with 10–50% filling of parallel SWNTs the average distance between the tubes (in a plane perpendicular to the tube directions) is 0.5–3 nm (i.e. the same order of distance as for the Cu–Ag(1%) alloy case). However, the lengths between the scattering centres in the direction parallel to the tubes (i.e. the conducting direction) are in the range of several μm. From these geometrical considerations we argue that the scattering effect in a CNT–metal composite should be much smaller compared to the scattering effects in the Cu–Ag(1%) alloy
H. Dai: Physics World, p. 43, June 2000
T.W. Ebbesen, P.M. Ajayan: Nature 358, 220 (1992)
H.T. Soh, C.F. Quate, A.F. Morpurgo, C.M. Marcus, J. Kong, H. Dai: Appl. Phys. Lett. 75, 627 (1999)
J. Kong, H.T. Soh, A.M. Cassell, C.F. Quate, H. Dai: Nature 395, 878 (1998)