

这通常是小学时最早学到的科学事实之一:木材是天然绝缘体。对于那些需要复习的人来说,这仅仅意味着该材料通常不是电的良好导体。但尽管这些信息可能很简单,但一个研究团队为这个经验法则增加了一个星号:事实证明,有些木材在经过调整后,可以导电。更重要的是,它们可以被转化为天然晶体管。
根据最近发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文,瑞典林雪平大学的工程师们成功地改性了巴尔沙木。他们首先去除了其中的木质素——一种存在于木材和其他植物中的天然粘合剂。一旦木质素被去除,剩下的就是被称为导管的、在巴尔沙木中输送水的管道网络。剩余的空心巴尔沙木可以浸入含有导电聚合物的液体溶液中。最终得到一种材料,它可以通过其导管输送含有电解质的水,并且是一种新的、天然的晶体管。
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在巴尔沙木之前,该团队尝试用其他样本(包括桦木和白蜡木)来制造导电木材。然而,这些替代品在浸入聚合物溶液后,其结构完整性不如巴尔沙木,并且它们也不能很好地吸收聚合物。该团队还指出,与他们测试的其他选择不同,巴尔沙木全年具有普遍的成分一致性。
但不要指望在你的下一部 iPhone 中看到木材晶体管。与现代硅晶体管相比,该团队的木材变体要大得多,速度也慢得多。正如《新科学家》杂志解释的那样,如今一块指甲大小的电脑芯片通常包含数十亿个晶体管,每个晶体管每秒可以开关数十亿次。相比之下,单个巴尔沙木晶体管的长度约为三厘米。此外,它需要一秒钟才能关闭,大约需要五秒钟才能重新开启。
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尽管如此,木材晶体管在林业和农业监测等其他领域仍显示出巨大的潜力。木材导体也比现有替代品更具可持续性,甚至可以用于监测植物对气候变化和其他环境问题的抵抗力。研究人员告诉《新科学家》,他们希望未来能够通过使用无需去除木质素即可进入木材的不同版本,来培育内部已有导电聚合物的木材样本。