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纳米同轴电缆 张益达 一维纳米材料 目录 材料简介 同轴纳米电缆（Coaxial Nanocable）：指直径为纳米级电缆，芯部通常为半导体或导体的纳米丝，外面包敷异质纳米壳体(导体、半导体或绝缘体)，外部的壳体和芯部的丝是共轴的；由此形成一维剑鞘结构，因其形貌类似于传送信号的电缆，故称之为纳米同轴电缆，又称同轴纳米电缆。 制备方法 在过去的十多年中，人们在原有制备准一 维纳米材料的基础上开发出许多制备同轴纳米电缆的 方法，如：水热法、溶胶一凝胶法、基于纳米线法、气 相生长法、模板法等。继续探索新的合成技术，不断发展和完善同轴纳米电缆的制各科学，获得了高质量的 同轴纳米电缆。 这里着重介绍一种同轴静电纺丝法（Coaxial Electrospining）： 早在 1934年，Formhals就在一项美国专利中首次介绍了 利用静电斥力获得聚合物纤丝的技术。 同轴静电纺丝法（Coaxial Electrospining） 同轴静电纺丝技术制备纤维的过程：将互不相溶 的两种纺丝溶液分别置于内外注射器中，在电场力作 用下，纺丝喷头毛细管尖端的聚合物液体形成同轴 Taylor锥。当场强达到几千甚至几万伏时，带电液体 克服其表面张力而形成同轴射流。随着溶剂挥发、射 流固化，在带相反电极的接收屏上形成超细纤维膜。在一定条件下，受静电斥力、库仑力和表面张力的共 同作用，聚合物射流会沿着不稳定的螺旋轨迹弯曲运动，在几十毫秒内被牵伸千万倍，从而形成亚微米级 至纳米级超细同轴纤维。 研究趋势和进展 研究趋势 同轴纳米电缆研究总的发展趋势是继 续探索新的合成技术，发展同轴纳米 电缆的制备科学 ， 获得高质量的同轴纳米电缆 ；发展微小试样的探测技术 ， 实现对同轴纳米电缆力学性质 、光学性质、热学性质和电学性质的测量，为建立准一维纳米材料理论框架和开发纳米电缆的应用奠定基础 。 进展 应用前景和展望 摩尔定律 摩尔定律是由英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）提出来的。其内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18-24个月翻一倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。 在未来，晶体管的尺寸可达几个纳米 ，实验室新芯片的存储密度会异常之高。这种超高密度集成线路中元件之间靠什么连接 ?其 中一部分是通 过耦合 ， 主要是通过纳米电缆来实现， 因此纳米电缆作为高密度集成元件之间的连接线将扮演重要的角色 。 应用前景和展望 生物医学中的应用 美国和日本科学家组成的研究小组近日研究出一种新方法，把比人类发丝还细100倍的铂 金属纳米电缆植入人体血管中，这些纳米电缆不但可 以用来接收神经细胞的讯号，还可以向这些细胞发出讯号。希望有一天使用这些纳米电缆帮助医生治疗人类某些神经性疾病，比如帕金森综合症。 应用前景和展望 存在的不足和缺陷 在过去十几年中，人们对纳米电缆已经作了很多深入 的研究，但仍存在许多不足，如怎样制备出高纯度、 高产量、直径分布窄的纳米电缆，如何探测单个纳米 电缆的物性等。目前对纳米电缆的研究主要停留在材 料制备方法上，对纳米电缆在微电子器件应用方面的 研究太少。 Thanks