المواد العازلة لديها أيضا الموصلية الفائقة
October 08, 2016
وفقًا لدراسة مشتركة أجرتها وكالة العلوم والتكنولوجيا في اليابان ، جامعة طوكيو وتوكوكو ، حقق العلماء اختراقًا في الموصلية الفائقة في المواد العازلة. تستخدم هذه الدراسة تأثير المجال الكهربائي لجعل مواد تانتالات البوتاسيوم العازلة في الأصل تظهر خصائص توصيل فائقة في درجات حرارة منخفضة للغاية (0.05K ، حوالي -273.1 ℃) ، مما يوفر أفكارًا جديدة لتطوير مواد توصيل فائقة جديدة. فيما يلي تحليل ارتباط للمواد العازلة النموذجية مثل ورقة FR4 ، ورقة G10 وورقة ABS:
1. تطبيق وقيود المواد العازلة التقليدية
تستخدم ورقة FR4 ، كصفح صفيحة للإيبوكسي المعززة بالألياف الزجاجية ، على نطاق واسع في ركائز لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) بسبب عزلها الكهربائي الممتاز والقوة الميكانيكية. ومع ذلك ، فإن عامل العزل الكهربائي وعامل الخسارة يحد من أدائه في سيناريوهات التردد العالي.
تشبه ورقة G10 FR4 ، ولكن لها قوة ميكانيكية أعلى وغالبًا ما تستخدم في هياكل الدعم العازلة في البيئات القصوى. على الرغم من أن هاتين المادتين أداء جيدًا في الأجهزة الإلكترونية التقليدية ، إلا أنهما لم يظهروا خصائص توصيل فائقة.
تتميز ورقة ABS ، باعتبارها لاعبًا حراريًا ، قابلية للمعالجة والعزل الجيد ، لكن مقاومة درجة الحرارة والخصائص الكهربائية أقل بكثير من تلك الموجودة في FR4 و G10 ، ويستخدم في الغالب في العلب أو الأجزاء الهيكلية غير الحرجة.
2. اختراق في مواد توصيل فائقة جديدة
استخدم فريق البحث تأثير الميدان الكهربائي لتشكيل بنية طبقة مزدوجة كهربائية على سطح tantalate البوتاسيوم (في الأصل عازل) للحث على الموصلية الفائقة. تتناقض هذه الطريقة مع عمليات المنشطات التقليدية (مثل مواد التوصيل الفائقة ذات درجة حرارة أكسيد النحاس) وتوفر مسارًا جديدًا بدون تعديل كيميائي.
التحليل المقارن: على عكس مواد مثل FR4 التي تعتمد على التعديلات المادية (مثل تقليل فقدان العزل الكهربائي) ، يحقق tantalate البوتاسيوم الموصلية الفائقة من خلال تنظيم الهيكل الإلكتروني. على الرغم من أن درجة حرارتها الحرجة منخفضة ، إلا أنها تتحقق من جدوى تحويل المواد العازلة إلى موصلات فائقة.
3. التنوير للمواد المستقبلية
الاستكشاف المحتمل لـ FR4 و G10: إذا تم استخدام تقنية تنظيم المجال الكهربائي المماثل ، فقد يكون من الممكن تنشيط السلوكيات الإلكترونية غير المكتشفة في مثل هذه المواد ، وحتى تحقيق حالة توصيل فائقة مع درجة حرارة حرجة أعلى.
قيود ABS: بنية غير متبلورة واستقرار حراري منخفض يجعل من الصعب التكيف مع الظروف القصوى المطلوبة للبحوث الموصلة الفائقة ، ولكن يمكن استخدامها كحالة مقارنة لتسليط الضوء على تفرد البوتاسيوم.
هذا الإنجاز لا يوسع فقط حدود البحث للمواد الفائقة الموصلة ، ولكنه يوفر أيضًا منظوراً جديداً للتطبيق المبتكر للمواد التقليدية مثل ورقة G10 وورقة ABS. من خلال التنظيم الإلكتروني عبر أنظمة المواد ، قد يتم كسر القيود الحالية لدرجات الحرارة الحرجة الفائقة في المستقبل.
