中美研究人員在新一期美國《科學(xué)進(jìn)展》雜志上報告說，他們首次在實驗中實現(xiàn)了單晶硅納米線接近理論極限的彈性拉伸。具有超強(qiáng)彈性的硅納米線將有望廣泛應(yīng)用在柔性電子皮膚、可彎曲甚至折疊的屏幕等新興領(lǐng)域。

　　這項研究由美國加州大學(xué)洛杉磯分校杜經(jīng)寧教授、麻省理工學(xué)院李巨教授和中國香港城市大學(xué)陸洋助理教授等人合作完成。

　　硅是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備。然而，硅晶體是一種非常堅硬而脆的材料，其彈性幾乎可以忽略不計，這使得硅在需要承受較大機(jī)械形變的器件中的應(yīng)用受到較大限制。

　　近年來，隨著納米技術(shù)的發(fā)展，人們對于微米、納米尺度下硅的力學(xué)性質(zhì)展開一系列研究發(fā)現(xiàn)，隨著尺寸的減小，硅可以承受越來越大的形變，其中納米尺度的硅線可被拉伸至５％以上，但這個數(shù)字還是遠(yuǎn)低于理論計算下約１７％的彈性極限。

　　因此，研究人員利用香港城市大學(xué)的高精度原位納米力學(xué)測試平臺以及由廈門大學(xué)和香港城市大學(xué)合作提供的單晶硅納米線進(jìn)行實驗。單晶硅納米線的直徑約１００納米。

　　實驗顯示，高質(zhì)量的硅納米線在單軸拉伸下可以達(dá)到１０％以上的彈性變形并迅速恢復(fù)，個別情況甚至實現(xiàn)了約１６％的總體拉伸形變，從而首次將硅納米線的彈性變形推到了其理論極限。

　　陸洋對新華社記者解釋說，這些硅納米線都是采用成熟的標(biāo)準(zhǔn)方法制備，之所以能實現(xiàn)超強(qiáng)彈性，“應(yīng)主要歸功于材料本身的納米尺寸、近乎零缺陷的單晶結(jié)構(gòu)和原子級別的光滑表面”。此外，他們開發(fā)的精密單軸拉伸測試手段也有助于避免樣品在固定過程中出現(xiàn)損傷等。

　　陸洋說，當(dāng)前越來越多的電子設(shè)備和機(jī)電一體化應(yīng)用涉及到越來越大的機(jī)械形變，例如可彎曲折疊的屏幕面板、柔性電池、可穿戴電子設(shè)備等，而實現(xiàn)硅納米線的超強(qiáng)彈性，將大大拓展它在這些領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　此項研究的另一個重要意義是，超強(qiáng)彈性意味著硅納米線可能會出現(xiàn)前所未有的奇異光電性質(zhì)，從而帶來一系列全新的“彈性應(yīng)變工程”應(yīng)用，這也是目前的新興前沿研究領(lǐng)域。