未來高科技的寵兒—-新型有機-無機雜化材料

材料牛注：優于硅及無機材料的機械柔性，極好的延展性和靈活性，非常低的熱導率以及驚人的能量轉換效率？你真的沒聽錯，這就是有機-無機雜化鈣鈦礦！

有機無機雜化材料有望成為光生電、熱生電或電致發光器件領域中的有效技術。

美國佛羅里達州立大學FAMU FSU工程學院的助理教授Shangchao Lin在ACS Nano期刊上發表了一篇文章——Probing the Soft and Nanoductile Mechanical Nature of Organic-Inorganic Hybrid Perovskites for Flexible Functional Devices，該文章預測，相比用于太陽能電池、熱電裝置和發光二極管的硅以及其它無機材料，被稱為有機金屬鹵化物鈣鈦礦的有機-無機雜化材料具有更好的機械柔性。在另外一項研究中，Lin發現他們也許更節能。Lin說：“我們正在從理論的角度來解決這個問題。目前，沒有人真正看清這種新材料的機械和熱性能，以及如何利用它。”

通過數學模擬，Lin發現有機-無機雜化材料應該具有極好的延展性和靈活性。雖然針對應用于能源領域的鈣鈦礦已經展開了大量的研究，但由于鈣鈦礦本身不穩定的晶體結構，研究人員并不認為它們可以用于某些器件。科學家認為，如果用于類似太陽能電池板之類的器件，它們的晶體結構會被破壞。然而，Lin預測通過晶體到非晶的轉變可以延緩雜化鈣鈦礦的分解速率，這使得它們的耐受性更好。在雜化鈣鈦礦未分解時，它們可以比當前電子器件中使用的材料（例如硅和砷化鎵）吸收兩倍多的彈性能。

Lin和他的團隊早期在Advanced Functional Materials期刊中發表過一篇文章—Anisotropic and Ultralow Phonon Thermal Transport in Organic-Inorganic Hybrid Perovskites：Atomistic Insights into Solar Cell Thermal Management and Thermoelectric Energy Conversion Efficiency。他們預測，有機成分的存在使得雜化鈣鈦礦具有非常低的熱導率。這使它們有望成為用于高效率熱電能量轉換的理想材料。具體來說，他的研究表明：相比當前最先進的熱電材料碲化鉍，雜化鈣鈦礦的效率是其兩倍。另外，由稀土元素組成的碲化鉍非常昂貴。

Lin說：“在雜化鈣鈦礦中發現的驚人的能量轉換效率已經使其位于材料的前沿。更令人興奮的是，雜化鈣鈦礦太陽能電池的量子產率比聚合物太陽能電池高四倍，它們的效率也可以與目前的主流硅基太陽能電池相媲美。與此同時，雜化鈣鈦礦前驅體的制備類似于噴墨印刷技術一樣簡單，這使得它的制備更靈活且成本低。Lin希望通過與化學家，材料科學家和設備工程師的合作來共同完成這兩項研究，進而可以將他的理論驗證。他說：“材料計算設計將成為FSU和其他大學及行業的研究人員在該領域研究中的強大的預測工具。”

原文鏈接：New organic-inorganic hybrid material may be the future for more efficient technologies.

文獻鏈接：Probing the Soft and Nanoductile Mechanical Nature of Organic-Inorganic Hybrid Perovskites for Flexible Functional Devices.

Anisotropic and Ultralow Phonon Thermal Transport in Organic-Inorganic Hybrid Perovskites：Atomistic Insights into Solar Cell Thermal Management and Thermoelectric Energy Conversion Efficiency.

本文由材料人編輯部月亮提供素材，薛愛堂編譯，朱曉秀審核。點我加入材料人編輯部。

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