科學(xué)家們正在開發(fā)可用于太陽能電池板和其他電子設(shè)備的自修復(fù)納米材料。從終結(jié)者到蜘蛛俠的衣服，科幻電影中自我修復(fù)的機器人和設(shè)備比比皆是。然而，在現(xiàn)實中，磨損會降低電子設(shè)備的有效性，直到它們需要被替換。

自我修復(fù)材料的領(lǐng)域正在迅速擴大，過去的科幻小說可能很快就會成為現(xiàn)實，這要歸功于科學(xué)家們，他們開發(fā)了能夠自我修復(fù)的生態(tài)友好型納米晶體半導(dǎo)體。他們的研究結(jié)果最近發(fā)表在《先進功能材料》上。根據(jù)研究人員的描述，其中一組被稱為雙鈣鈦礦的材料在被電子束輻射損壞后顯示出自愈特性。鈣鈦礦最早在1839年被發(fā)現(xiàn)，最近引起了科學(xué)家們的注意，因為它們具有獨特的電光特性，盡管生產(chǎn)成本不高，但在能量轉(zhuǎn)換方面卻非常有效。

有研究小組正在尋找有毒的鉛的綠色替代品和工程無鉛鈣鈦礦。該團隊專門從事新材料的納米級晶體的合成工作。通過控制晶體的成分、形狀和大小，他們改變了材料的物理特性。

納米晶體是保持自然穩(wěn)定的最小的材料顆粒。它們的尺寸使某些特性更加明顯，并使在較大的晶體上不可能實現(xiàn)的研究方法成為可能，例如使用電子顯微鏡成像，看材料中的原子如何移動。事實上，這就是使無鉛鈣鈦礦中的自我修復(fù)被發(fā)現(xiàn)的方法。

鈣鈦礦納米顆粒是在實驗室里生產(chǎn)的，使用的是一個簡短的、簡單的過程，包括將材料加熱到100℃幾分鐘。當研究人員使用透射電子顯微鏡檢查這些顆粒時，他們發(fā)現(xiàn)了令人興奮的現(xiàn)象。這種類型的顯微鏡所使用的高壓電子束在納米晶體中造成了斷層和孔洞。然后，研究人員能夠探索這些孔如何與它們周圍的材料相互作用并在其中移動和轉(zhuǎn)化。

他們看到，這些孔在納米晶體內(nèi)自由移動，但避開了其邊緣。研究人員開發(fā)了一個代碼，分析了使用電子顯微鏡制作的幾十個視頻，以了解晶體內(nèi)的運動動態(tài)。他們發(fā)現(xiàn)，孔洞在納米顆粒的表面形成，然后移動到內(nèi)部能量穩(wěn)定的區(qū)域。孔洞向內(nèi)移動的原因被推測為是涂在納米晶體表面的有機分子。一旦這些有機分子被移除，該小組發(fā)現(xiàn)晶體會自發(fā)地將孔洞噴射到表面并排出，回到其原始的原始結(jié)構(gòu)--換句話說，地殼自我修復(fù)。

這一發(fā)現(xiàn)是了解使過氧化物納米粒子能夠自我修復(fù)的過程的重要一步，并為將其納入太陽能電池板和其他電子設(shè)備鋪平了道路。