Graphene եւ դրա կիրառումը: Հայտնաբերելու graphene: Նանոտեխնոլոգիա է ժամանակակից աշխարհում

Հարաբերականորեն վերջերս գիտության եւ տեխնոլոգիաների մի նոր ուղղություն, որը կոչվում է Նանոտեխնոլոգիա. Հեռանկարներ Այս կարգապահության է ոչ միայն ճնշող. Նրանք են հավակնոտ. Մասնիկը, անդրադարձել է նաեւ «nano» - ը մի արժեք հավասար է մեկ միլիարդերորդ մի մասն ցանկացած արժեքի: Այս չափերը կարող է լինել միայն համեմատ չափի ատոմների եւ մոլեկուլների. Օրինակ, մի nanometer կոչվում է մեկ միլիարդերորդ մի մետր:

Հիմնական ուղղությունը նոր գիտության ոլորտում

Նանոտեխնոլոգիա կոչվում նրանք, որոնք կեղծել են այդ հարցը մակարդակով մոլեկուլների եւ ատոմների. Հետեւաբար, այս տարածքը գիտության կոչվում է նաեւ մոլեկուլային տեխնոլոգիաների. Թե ինչ էր խթան իր զարգացման. Նանոտեխնոլոգիա է ժամանակակից աշխարհում հայտնվել շնորհիվ Դասախոսությունների Richarda Feynmana: Իսկ դրա գիտնականը ապացուցեց, որ չկան խոչընդոտներ ստեղծման իրերի անմիջապես ատոմների.

Նշանակում է արդյունավետ շահարկման փոքրիկ մասնիկների կոչված ասեմբլեր. Այս մոլեկուլային nanomachine, որը կարող է օգտագործվել է կառուցել որեւէ կառույցի. Օրինակ, ասեմբլեր կարելի է անվանել բնական ribosome համադրման մի սպիտակուցը կենդանի օրգանիզմների.

Նանոտեխնոլոգիա է ժամանակակից աշխարհում, ոչ միայն մի տարածք փորձաքննության: Նրանք ներկայացնում են լայն շրջանակ հետազոտությունների անմիջականորեն առնչվող բազմաթիվ հիմնարար գիտությունների. Նրանց թվում են ֆիզիկայի, քիմիայի եւ կենսաբանության. Ըստ գիտնականների, այդ գիտությունները կունենա առավել հզոր խթան ֆոնին գալիք nanotech հեղափոխության.

կիրառման ոլորտ

Թվարկեք բոլոր ոլորտները մարդկային գործունեության, որտեղ Նանոտեխնոլոգիա համար օգտագործվում է այսօր, դա անհնար է, քանի որ շատ տպավորիչ ցանկում: Այնպես որ, օգնությամբ այս ոլորտում գիտության արտադրվում են:

- սարքեր գերխիտ ձայնագրությունը որեւէ տեղեկատվության.
- Տարբեր սարքավորումներ;
- սենսորների, արեւային բջիջների, կիսահաղորդչային տրանզիստորներ,
- տեղեկատվություն, հաշվողական եւ տեղեկատվական տեխնոլոգիաների,
- nanoimprint and nanolithography.
- սարքեր պահելու էներգիան, եւ վառելիքի բջիջները.
- պաշտպանության, տիեզերական եւ ավիացիոն դիմումները.
- bioinstrumentary.

Այս գիտական ոլորտում նանոտեխնոլոգիաների Ռուսաստանում, ԱՄՆ-ում, Ճապոնիայում եւ եվրոպական մի շարք երկրների հետ ավելի ֆինանսավորման համար հատկացվել է յուրաքանչյուր տարի: Սա պայմանավորված է հսկայական հեռանկարների զարգացման այս ոլորտի հետազոտության.

Նանոտեխնոլոգիա զարգանում է Ռուսաստանում, ըստ դաշնային նպատակային ծրագրի, որն ապահովում է ոչ միայն մեծ ֆինանսական ծախսերը, այլ նաեւ իրականացնում է մի մեծ քանակությամբ նախագծային եւ հետազոտական աշխատանքների համար: Հասնելու պատրաստվում է միավորել ջանքերը, տարբեր գիտական եւ տեխնոլոգիական համակարգերի մակարդակով ազգային եւ բազմազգ կորպորացիաների.

նոր նյութ

Նանոտեխնոլոգիա են միացված գիտնականներին արտադրել ածխածնի ափսե դժվար է, քան ադամանդ, որի հաստությունը կազմում է ընդամենը մեկ ատոմ. Այն բաղկացած է graphene: Դա ամենաբարակ եւ ամենաուժեղ նյութական տիեզերքում, որը փոխանցում է էլեկտրաէներգիա շատ ավելի լավ է, քան Սիլիկոնային համակարգչային չիպսեր.

Հայտնաբերելու graphene է իսկական հեղափոխական իրադարձություն, որը թույլ կտա շատ փոխել մեր կյանքում: Այս նյութը այնքան յուրահատուկ ֆիզիկական հատկություններով, որոնք արմատապես փոխում է մարդկային բնույթը բաների եւ նյութերի.

Պատմությունը հայտնաբերելու

Graphene է երկչափ բյուրեղյա. Նրա կառուցվածքը է hexagonal վանդակավոր, որը բաղկացած է ածխածնի ատոմների. Տեսական ուսումնասիրությունները graphene սկսվել էր ստանում իր իրական նմուշներին, քանի որ այս նյութը հիմք է հանդիսանում կառուցման եռաչափ Գրաֆիտ բյուրեղյա.

Նույնիսկ 1947-Գ Պ Volles նա ունի որոշ հատկությունների graphene, ապացուցելով, որ դրա կառուցվածքը նմանատիպ մետաղներ, եւ որոշ բնութագրեր նմանատիպ են այն ծայրահեղ ռելյատիվիստական մասնիկների, նեյտրինոների եւ ֆոտոնը զանգված չունեցող մասնիկ ֆոտոնների. Սակայն, նոր նյութը, կան որոշակի էական տարբերություններ, որոնք դարձնել այն եզակի է իր բնույթով: Բայց հաստատում այդ փաստերի ձեռք է բերվել միայն 2004 թ., Երբ Կոնստանտին Novoselov եւ Անդրեյ Geim առաջին անգամ ձեռք է բերել ածխածինը ազատ պետության. Այս նոր նյութ, որը կոչվում է Graphene, եւ եղել է խոշոր Discovery գիտնականները: Գտնել այս նյութը կարող է լինել մատիտ: Նրա գրաֆիտի գավազանով, որը կազմված է բազմաթիվ շերտերի graphene: Ինչպես է մատիտի թողնում նշանի թղթի վրա: Փաստն այն է, որ, չնայած ուժով հիմնական բաղադրիչների շերտերի, կա մի շատ թույլ օղակ նրանց միջեւ: Նրանք շատ հեշտ է ընկնել հետ շփման թղթի վրա, թողնելով հետք գրավոր:

Օգտագործելով նոր նյութ

Ըստ գիտնականների, եւ սենսորները, որոնք հիմնված են graphene, որպեսզի կարողանանք վերլուծել ուժ ու վիճակը օդանավի, ինչպես նաեւ կանխատեսել երկրաշարժերը: Բայց միայն այն ժամանակ, երբ նյութական այնպիսի հատկություններով կմեկնի ցնցող պատի լաբորատորիաներ պարզ կդառնա գործնական կիրառումը կզարգանան ուղղությամբ նյութի: Ներկա օրը, քիմիկոսներ, ֆիզիկոսներ եւ էլեկտրական ինժեներները արդեն հետաքրքրված են յուրահատուկ կարողությունների graphene: Այն բանից հետո, ընդամենը մի քանի գրամ նյութի կարող է ծածկված տարածքը, որը հավասար է ֆուտբոլային դաշտ:

Graphene եւ դրա կիրառումը պոտենցիալ, համարվում է արտադրում թեթեւ արբանյակները եւ ինքնաթիռներ: Այս ոլորտում, նոր նյութը կարող է փոխարինել ածխածնային մանրաթել in the կոմպոզիցիոն նյութերի. Nanomaterials կարող են օգտագործվել փոխարեն Սիլիկոնային տրանզիստորների եւ դրա իրականացումը պլաստիկ տալ էլեկտրական.

Graphene եւ դրա օգտագործումը համարվում է հարցերում սենսորային արտադրության: Այդ սարքերը կարող են ձեւավորվում հիման վրա վերջին նյութի կկարողանա հայտնաբերել առավել վտանգավոր մոլեկուլ: Սակայն օգտագործումը նանոտեխնոլոգիական փոշիների արտադրության էլեկտրական մարտկոցների երբեմն բարձրացնել դրանց արդյունավետությունը:

Graphene եւ դրա կիրառումը քննարկվում են Ֆոտոնիկա. Նոր նյութի կլինի պարզվում է շատ թեթեւ է եւ ամուր պլաստիկ որից տարաներ թույլ կտա մի քանի շաբաթ է պահել սննդամթերքի թարմ:

Օգտագործումը graphene եւ ակնկալվում է, որ արտադրել թափանցիկ conductive ծածկույթների համար անհրաժեշտ մոնիտորների, արեւային վահանակներ եւ ավելի ուժեղ եւ ավելի դիմացկուն են մեխանիկական հետեւանքների քամու տուրբինների:

Հիման վրա nanomaterial կունենանք ավելի լավ մարզական սարքավորումներ, բժշկական իմպլանտանտներ եւ supercapacitors:

Բացի այդ, Graphene եւ դրա կիրառումը համապատասխանում է:

- բարձր հաճախականության բարձր հզորության էլեկտրոնային սարքերը,
- արհեստական թաղանթ առանձնացնելով երկու հեղուկ է տանկի.
- բարելավելով ջերմահաղորդություն հատկությունների տարբեր նյութերի,
- ստեղծելով էկրան է օրգանական թեթեւ emitting diode.
- արագացված զարգացումը նոր մեթոդների ԴՆԹ sequencing.
- բարելավումը հեղուկ բյուրեղյա դրսեւորումներ.
- բալիստիկ տրանզիստորներ.

Ապա կիրառվում է ավտոմոբիլային արդյունաբերության

Ըստ հետազոտողների, տեսակարար էներգիայի մոտենում է graphene 65 կՎտժ / կգ: Այս ցուցանիշը 47 անգամ ավելի բարձր է, քան այն մեկը, որն այնքան տարածված է մեր օրերում Lithium-Ion մարտկոցներ. Այս փաստը, գիտնականները օգտագործվում է ստեղծել մի նոր սերունդ լիցքավորող:

Graphene պոլիմերային մարտկոցի - ի սարքը, որի միջոցով է առավելագույն էլեկտրական հզորությունը արդյունավետ պահպանվում: Ներկայումս աշխատանքներ են դրա վրա, որն իրականացվում է հետազոտողների բազմաթիվ երկրներում: Զգալի առաջընթաց է ձեռք բերվել իսպանացի գիտնականների այս հարցում: Graphene պոլիմերային մարտկոցի, նրանք ստեղծել ունի էներգիայի սպառումը, հարյուրավոր անգամներ ավելի մեծ է, քան համանման ցուցանիշը առկա մարտկոցների. Նրանք օգտագործում են այն վերազինել էլեկտրական ավտոմեքենա. Այդ մեքենան, որը տեղադրված է graphene մարտկոցը, կարող եք ճանապարհորդել, առանց կանգ առնելու հազարավոր կիլոմետրեր: Վերալիցքավորել էլեկտրական էներգիայի աղբյուր, երբ հոգնածությունն պետք է ոչ ավելի, քան 8 րոպե.

touchscreens

Գիտնականները շարունակում են ուսումնասիրել graphene, ստեղծելով մի նոր ու անկրկնելի բաներ: Այսպիսով, ածխածնի nanomaterial գտել դրա կիրառումը արտադրության, որը արտադրում է սենսորային էկրանների լայն էկրանին. Տերմինը կարող է հայտնվել եւ ճկուն սարքը այս տեսակի.

Գիտնականները ստացել մի Graphene թերթ է ուղղանկյուն վիճակում է եւ այն վերածել թափանցիկ էլեկտրոդների. Նա նաեւ մասնակցել է աշխատանքին դիպչել էկրանին, մեծապես նվազեցնելով դիմացկունության, թափանցիկության, ճկունություն, շրջակա միջավայրի ընկերասիրության եւ ցածր գնով.

ձեռք բերելու Graphene

2004 թ-ից, երբ այն բացվել է նորագույն Nanomaterials, գիտնականները յուրացրել է մի շարք մեթոդների դրա նախապատրաստմանը. Սակայն, առավել հիմնական այդ եղանակներով են համարվում:

- մեխանիկական exfoliation;
- էպիտաքսիկ աճը վակուումում,
- հովացման perofaznogo քիմիական նյութ (CVD գործընթացը):

Առաջին այդ երեք մեթոդների է առավել պարզ է. Graphene արտադրության մեխանիկական exfoliation է հատուկ դիմումը գրաֆիտի է սոսինձ մակերեսի կպչուն ժապավենը. Հետո այս հիմնադրամի, ինչպես մի թերթիկ է թղթի վրա, սկսում է թեքում եւ unbend, առանձնացնելով ցանկալի նյութական. Երբ կիրառելով այս մեթոդը Graphene ձեռք բերել ամենաբարձր որակի. Սակայն, նման գործողությունները չեն հարմար է զանգվածային արտադրության nanomaterials:

Երբ, օգտագործելով մեթոդը էպիտաքսիկ աճի բարակ սիլիկոնային wafers են օգտագործվում, մակերեսի շերտը, որը սիլիկոնային կարբիդի: Բացի այդ, այս նյութը ջեռուցվում է շատ բարձր ջերմաստիճանի (1000 K): Որպես հետեւանք քիմիական ռեակցիաների առանձնացված է Սիլիկոնային ատոմների ածխածնի ատոմների, որոնցից առաջինը գոլորշիանալ: Որպես հետեւանք, ռեկորդային է մնում մաքուր Graphene: The անբարենպաստ Այս մեթոդի կիրառման անհրաժեշտությունը շատ բարձր ջերմաստիճանը, որը կարող է առաջանալ ընթացքում այրման ածխածնի ատոմների.

Առավել հուսալի եւ պարզ մեթոդը օգտագործվում է զանգվածային արտադրության graphene մի CVD գործընթացի. Դա մի մեթոդ է, որի քիմիական ռեակցիա միջեւ մետաղական, կաղապարով խթան եւ ածխաջրածնային գազերի.

Որն արտադրում graphene.

Մինչ օրս, խոշորագույն ընկերությունը արտադրում է մի նոր nanomaterial գտնվում է Չինաստանում: Անունը, արտադրողի - Ningbo morsh Technology. Graphene արտադրությունը նրանք սկսել է 2012 թ.

Հիմնական սպառողը nanomaterial ընկերություն Chongqing morsh Մեխանիկա: Graphene օգտագործել այն արտադրության conductive թափանցիկ ֆիլմերի, որոնք տեղադրված են սենսորային էկրան:

Համեմատաբար վերջերս, հայտնի ընկերությունը Nokia- ն թողարկել է արտոնագիր պատկերի սենսորային. Քանի որ այս ծրագրի շրջանակներում շատ անհրաժեշտ է մի քանի շերտեր graphene օպտիկական սարքերի տարր. Այդպիսի մի նյութ, որն օգտագործվում է տվիչների տեսախցիկների մեծապես մեծացնում են իրենց զգայունությունը (մինչեւ 1000 անգամ): Միեւնույն ժամանակ, նկատվում կրճատում էլեկտրաէներգիայի սպառման. Լավ տեսախցիկ է սմարթֆոնի կներառի նաեւ graphene:

Պատրաստում է ներքին միջավայրում,

Արդյոք դա հնարավոր է արտադրել graphene տանը. Պարզվում է, այո. Դուք պարզապես պետք է մի խոհանոցային blender կարողությունները ոչ պակաս, քան 400 W, եւ հետեւել մեթոդը մշակվել է իռլանդական ֆիզիկոսներ:

Ինչպես էր արտադրում graphene տանը. Այս նպատակով Blender, բաժակը լցվել 500 մլ ջուր, ավելացնելով 10-25 մլ հեղուկ ախտահանող եւ 20-50 գրամ մանրացված կշտամբել. Հետագա սարքը պետք է վազել է 10 րոպե մինչեւ կես ժամ, մինչեւ տեսքը slurry մեջ graphene flakes. Արդյունքում ստացված նյութը կունենա բարձր ջերմահաղորդություն, որը թույլ կտա դրա օգտագործումը էլեկտրոդի արեւային բջիջների. Graphene կարող է նաեւ բարելավել հատկությունները պլաստիկ արտադրված ներքին միջավայրում:

օքսիդ nanomaterial

Գիտնականները ակտիվորեն հետազոտել եւ Graphene կառուցվածքը այնպիսին է, որ ներսում կամ եզրեր է ածխածնի ԱՐՏ կցվում է կամ թթվածին պարունակող ֆունկցիոնալ խմբեր (ներ) մոլեկուլ: Այս պինդ Nano-օքսիդ, որի առաջին երկու ծավալային պատկերներ, որոնք հասել են փուլը առեւտրային արտադրության: From նանո- եւ միկրոմասնիկներով այս կառույցի գիտնականները սանտիմետր նմուշներ արտադրված:

Այսպիսով, Graphene օքսիդ հետ համադրությամբ ածխածնի diofilizirovannym էր վերջերս ձեռք է բերել չինական գիտնականների: Սա շատ թեթեւ նյութ սանտիմետր խորանարդը որն անցկացվում է petals մի փոքր ծաղիկ. Բայց այս նոր նյութ է, որի Graphene օքսիդի մեկն է առավել ամուր է աշխարհում.

կենսաբժշկական դիմումները

Graphene օքսիդ ունի յուրահատուկ սեփականությունը ընտրողականության: Դա թույլ կտա նյութ է գտնել մի կենսաբժշկական դիմումը: Այնպես որ, շնորհիվ աշխատանքի գիտնականների, հնարավոր էր օգտագործել graphene օքսիդ համար քաղցկեղի ախտորոշման. Հայտնաբերել քաղցկեղի վաղ փուլում իր զարգացման թույլ են տալիս յուրահատուկ օպտիկական եւ էլեկտրական հատկությունների nanomaterial:

Նաեւ Graphene օքսիդ թույլ է տալիս նպատակային առաքում թմրանյութերի եւ ախտորոշման. Հիման վրա այս նյութի են սորբցիոն biosensors, մատնացույց անելով ԴՆԹ մոլեկուլ:

արդյունաբերական դիմումները

Տարբեր սորբենտների հիման վրա graphene օքսիդի կարող է կիրառվել նաեւ վարակված dezaktsivatsii բնական եւ տեխնածին օբյեկտների. Կտրվածք ակտիվ nanomaterial կարող է մշակել ստորերկրյա եւ մակերեւութային ջուրը, հողը եւ քլիրինգ նրանց ռադիոակտիվ իզոտոպի:

Զտիչներ - ից graphene օքսիդ կարող եք տրամադրել superchistotoy տարածք, որն արտադրում է էլեկտրոնային բաղադրիչներ հատուկ ծրագրեր. Եզակի հատկությունները այս նյութի ներթափանցել նուրբ քիմիական ոլորտի տեխնոլոգիայով. Մասնավորապես, դա կարող է լինել արդյունահանման ռադիոակտիվ ցրված եւ հազվագյուտ մետաղների. Այսպիսով, օգտագործումը graphene օքսիդի թույլ է հանենք ոսկի ցածր դասարանի հանքաքարերի.