Graphene жана анын колдонулушу. graphene ачылышы. азыркы дүйнөдө Nanotechnology

Салыштырмалуу жакында эле илим жана техника жаатындагы нанотехнология деп аталган жаңы багыт болуп саналат. Бул акыл келечеги эле көп эмес. Алар дымактуу болот. "Нано" деп аталган бөлүкчө, маанилүү бир бөлүгүндө бир миллиарддан барабар болгон наркы болуп саналат. Бул өлчөмү гана атомдордун жана молекулалардын өлчөмү салыштырууга болот. Мисалы, бир нанометрдик метрдин бир миллиарддан деп аталат.

Илим жаңы чөйрөсүндөгү негизги багыттары

Nanotechnology молекулалардын жана атом боюнча ишти башкарып турган деп. Ошондуктан, илим бул аймак ошондой эле молекулалык технологиялар деп аталат. анын өнүгүшүнө түрткү кандай болгон? азыркы дүйнөдө Нанотехнология түшүндүрүү урматында пайда Ричарда Feynmana. Анда окумуштуу түздөн-түз атомдордон нерселерди жаратууга эч кандай тоскоолдуктар жок экенин далилдеди.

чогултуучулар деп аталган кичинекей бөлүкчөлөрдөн натыйжалуу башкаруу үчүн өзгөчө маани берген. ар кандай түзүлүшүн куруу үчүн пайдаланылышы мүмкүн Бул молекулярдык nanomachine. Мисалы, чогултуучулар тирүү организмдердин бир протеинди синтездеп, табигый рибосома деп атоого болот.

Азыркы дүйнөдө Нанотехнология экспертизанын эле бир аймак эмес. Алар түздөн-түз көптөгөн негизги илимдерге байланыштуу изилдөө кенен көлөмүн билдирет. Алардын арасында илими, химия жана биология бар. Окумуштуулардын айтымында, бул илимдер келе nanotech айлануу Көшөгөгө каршы өнүгүүсүнө күчтүү түрткү берет.

Колдонуу чөйрөсү

нанотехнология бүгүнкү күндө, ал, анткени абдан тизме мүмкүн эмес колдонулган адамдын иш, бардык чөйрөсүн жаз. Ошондуктан, илим бул чөйрөдө жардамы менен өндүрүлгөн:

- superdense жазуу эч кандай маалымат үчүн түзүлүштөр;
- ар кандай жабдуулар;
- сенсорлор, күн батареялары, жарым өткөргүч транзисторлар;
- маалыматтык, эсептөө жана маалыматтык технологиялар;
- nanoimprint жана nanolithography;
- энергияны сактоо үчүн түзүлүштөр, ошондой эле отун-клеткалар;
- коргонуу, космос жана авиация арыздар;
- bioinstrumentary.

Россиядагы нанотехнология бул илим тармагы боюнча, АКШ, Япония жана бир нече өлкөнүн каржылоонун менен жыл сайын бөлүнүп берилет. Бул изилдөөнүн Бул багытты өнүктүрүү үчүн зор келечегин байланыштуу.

Нанотехнология Россияда иштеп каржылык чыгымдарын гана эмес, улуу камсыз Federal максаттуу программасына ылайык, ошондой эле долбоорлоо жана изилдөө иштерин көп жүргүзүү. улуттук жана көп улуттуу компаниялардын деъгээлинде ар кандай илимий жана технологиялык системалар аракеттерин бириктире турган максаттарга жетишүү үчүн.

жаңы материал

Нанотехнология көмүртек жылмалап, анын туурасы бир атому алмаздай катуу өндүрүү үчүн окумуштууларга мүмкүнчүлүк бар. Бул graphene турат. Бул кремний компьютер чиптерине алда канча жакшы электр өткөрүүчү аалам менен арык, күчтүү материал болуп саналат.

graphene табылышы жашообузда көп деле өзгөрүү мүмкүндүк берет чыныгы түп-чара болуп саналат. Бул материал тамырынан нерселерден жана заттардын адамдын мүнөзүн өзгөртөт ушунчалык уникалдуу физикалык касиеттери болуп саналат.

ачылыш тарыхы

Graphene эки өлчөмдүү кристалл болуп саналат. Анын түзүлүшү көмүр атомдордон турган бир бурчтуу каша болуп саналат. Бул материалдык үч өлчөмдүү бир подушки кристаллы куруу үчүн негиз болуп саналат, анткени graphene теориялык изилдөөлөр, анын реалдуу долбоорлорду алып чейин эле башталган.

анын түзүлүшү сыяктуу металлдар, ошондой эле кээ бир өзгөчөлүктөрү абдан relativistic бөлүкчөлөр, нейтрино жана massless бөлүкчөлөрүн окшош экенин да 1947 G. P. баасына ал graphene кээ бир өзгөчөлүктөргө ээ. Бирок, жаңы материал анын мүнөзү боюнча уникалдуу кылган бир кыйла айырмачылыктар бар. Бирок, бул табылгалар ырастоо гана 2004-жылы алынган Константин Нечепорчук жана качан, Андрей Geim биринчи эркин абалда көмүртек менен алынган. Бул жаңы зат graphene деп аталат, жана маанилүү ачылыш окумуштуулар болгон. Бул нерсени карандаш болушу мүмкүн табуу. Анын чалалга чыбык graphene бир нече катмардан турат. Кантип карандаш бумага белги чыгып жатат? Чынында катмарынын негизги компоненттеринин күч болсо да, алардын ортосунда абдан алсыз болуп эсептелет. Алар жазуу түрүндө бир жолго чыгып, кагаз менен байланышта түшүп абдан жеңил болуп саналат.

жаңы материалды колдонуу

Окумуштуулардын айтымында, graphene негизделген датчиктер, аба кемесин күч менен абалын талдоого алат, ошондой эле жер титирөөлөр алдын ала. Бирок, мындай касиеттери менен материалдык каларлык дубал лабораториялар калтырат болуп гана ачык-айкын иш жүзүндө колдонуу заттын багытта өнүгөт. Азыркы учурда күнү, химиктер, заттык жана электр инженерлер graphene уникалдуу мүмкүнчүлүктөрүнө кызыкдар. заттын бир нече грамм талаа барабар аймагын жаап койсо болот кийин.

Graphene жана анын колдонулушу мүмкүн даярдоо, спутниктик жана учактарды өндүрүү каралган. Бул багытта, жаңы материал ордуна көмүртек жипчелерден боюнча курама материалдарды. Наноматериалдар пластмасса менен электр өткөргүчтүгү берип ордуна кремний транзисторлорго жана аны жүзөгө ашыруу колдонулушу мүмкүн.

Graphene жана аны пайдалануу маселелери сенсор өндүрүү каралат. Бул приборлор акыркы материалдардын негизинде түзүлгөн өтө коркунучтуу молекуланы аныктоо мүмкүн болуп калат. Бирок, кээде электр батареяларын өндүрүүдө Nano-күкүмү пайдалануу алардын натыйжалуулугун жогорулатуу.

Graphene жана анын колдонуу оптоэлектроника талкууланат. жаңы материалды контейнерлер азык-түлүк тез үчүн бир нече жума бою мүмкүндүк берет абдан даярдоо жана бекем пластик айланат.

graphene жана ачык-айкын өткөрүүчү өткөрчү байкоочулардын, күн нурун колдонуу үчүн зарыл болгон жана өндүрүү күчтүү жана шамал турбиналары механикалык таасир туруштуу күтүлүүдө пайдалануу.

Негизинде nanomaterial жакшы спорттук жабдуу, медициналык имплантанттарды жана supercapacitors болот.

Ошондой эле, graphene жана аны менен байланыштуу:

- жогорку жыштыктагы жогорку бийлик электрондук приборлор;
- Жасалма мембранасы куюлган эки суюктук бөлүп;
- ар кандай материалдарды өткөрүмдүүлүк касиетин жакшыртуу;
- диод чыгарган органикалык жарык жөнүндө экранды түзүү;
- ДНК тизилиши жаңы ыкмаларын тез өнүктүрүүнү;
- Суюк кристаллдык көргөзмө өркүндөтүү;
- баллистикалык транзисторлар.

унаа тармагында колдонуу

Изилдөөчүлөрдүн ою боюнча, белгилүү бир энергия graphene 65 саат / кг ыкмалар. Бул көрсөткүч азыркы учурда литий-батарейки таралган караганда 47 эсе жогору. Бул чындык, окумуштуулар батарейка заряддоо бир жаңы муунун түзүүгө колдонуп келишкен.

Graphene полимердик батарея - анын жардамы менен аппарат эң жогорку электр энергиясын натыйжалуу сакталат. Азыркы учурда, ал боюнча иш көп өлкөлөрдө изилдөөчүлөр тарабынан жүзөгө ашырылат. Олуттуу прогресс бул маселеде испан илимпоздорду жетишилген. Graphene-полимердик батарея, алар энергия керектөөгө ээ болгон батареялары үчүн окшош көрсөткүчтөн жүздөгөн эсе жогору жараткан. Алар электр жабдууга үчүн пайдаланышууда. орнотулган машина, graphene батареяны, километр ми токтобой эле жол алат. алсыроо 8 мүнөттөн ашык эмес керек электр энергия булагы толуктоо үчүн.

сенсордук

Окумуштуулар бир жаңы жана эрдиги нерселерди жаратып, graphene издөөнү улантуудабыз. Ошентип, көмүртек nanomaterial кең экран менен сенсордук экрандарда өндүрөт өндүрүш өз арызын тапты. деген термин пайда болуп, бул түрү ийкемдүү түзмөк болот.

Окумуштуулар бир graphene барак абалда тик болуп туруп, ачык токту айлантып алышкан эле. Ошондой эле ал аябай көп жылга чыдамдуулукка, ачык-айкын, ийкемдүү, курчап турган чөйрөнү коргоонун жана төмөнкү баасын төмөндөтүү, сенсордук экрандын ишине катышты.

алуу graphene

2004-жылдан баштап, ал жаш Наноматериалдар ачылып, окумуштуулар аны даярдоо методикасы боюнча бир катар өздөштүрүп алган. Ошентсе да, бул ар кандай жолдор менен негизги болуп саналат:

- механикалык күйшөө;
- адептүүлүк менен эпитаксиалдуу өсүшү;
- perofaznogo химиялык муздатуу (ЖКТО-технологиялык).

Бул үч ыкмаларын биринчи абдан жөнөкөй. механикалык күйшөө менен graphene өндүрүштүк чаптама магниттик чаптама бетине структурасы атайын колдонмо болуп саналат. Ал пайдубалдын кийин, батман кагазына сыяктуу, керектүү материалдарды бөлүп, ийилип жана unbend башташат. Бул ыкма graphene колдонгондо жогорку сапатына ээ. Ошентсе да, мындай иш-аракеттер Наноматериалдар массалык өндүрүш үчүн ылайыктуу эмес.

ичке силикон сыйпалган эпитаксиалдуу өсүш ыкманы колдонуу менен колдонулат, кремний, карбид болуп жер бетиндеги катмарын. Андан тышкары, бул материал абдан жогорку температуранын (1000 K) боюнча карарып кетти. химиялык кубулуштардын бир натыйжасы көмүртек атомдорунан кремний атомдордон бөлүп тургандай, бууланып бул биринчи. Натыйжада, Ыйык Китепте таза graphene бойдон калууда. Бул методдун кемчилиги көмүртек атомдорунун күйүү учурунда пайда болушу мүмкүн абдан жогорку температураларга, пайдалануу зарыл.

абдан ишенимдүү жана жөнөкөй ыкмасы graphene массалык өндүрүү үчүн пайдаланылуучу, бир жүрөк-кан тамыр ооруларын-кайра. Бул металл капталган катализатор жана суутек газдардын ортосундагы химиялык жооп турган бир ыкмасы болуп саналат.

Кайсы graphene пайда?

Бүгүнкү күнгө чейин, ири компания, бир жаңы nanomaterial Кытайда жайгашкан өндүрөт. даярдоочунун аты-жөнү - Ningbo Morsh технологиясы. graphene өндүрүү, алар 2012-жылы баштаган.

nanomaterial негизги керектөөчү компания Кандин Morsh технологиясы болуп саналат. Graphene сенсордук экрандын киргизилет өткөрүүчү ачык тасмалар, өндүрүү үчүн колдонуу.

Салыштырмалуу жакында эле, белгилүү компания Nokia сүрөтү сенсорго патент чыгарды. Бул өтө зарыл болгон бир бөлүгү катары graphene оптикалык аспап элементтин бир нече катмардан турат. камералар сенсорлордун колдонулган Мындай материал абдан маанилүүлүгүн (1000 эсеге чейин) жогорулайт. Ошол эле учурда электр энергиясын керектөөнүн кыскаруусу байкалган. Мобилдик жакшы камера да graphene камтыйт.

ички чөйрөнүн даярдоо,

ал үйдө graphene өндүрүү үчүн мүмкүнбү? Байкап көрсө, ооба! Сиз жөн гана 400 кем эмес W бир ашкана Блендер мүмкүнчүлүктөрүн алып, ирландиялык заттык тарабынан иштелип чыккан ыкма колдонулушу керек.

Кандай үйдө graphene жараткан? Бул максатта Блендер чөйчөк кандайдыр бир суюктук жуугучтар-жылдын 10-25 мл кошуу жана моюн сунган, мунай- 20-50 грамм сууга 500 мл төгүлгөн. Андан ары түзмөк graphene бөлүкчөлөрүнүн бир күл келгенге чейин, жарым саат 10 мүнөткө чейин ишке ашырылышы зарыл. натыйжасында материалдык күн клеткалардын электроддорго аны пайдаланууга мүмкүндүк бере турган жогорку өткөрүүчүлүгүн болот. Graphene ошондой эле үй-бүлөлүк чөйрөдө өндүрүлгөн пластмасса касиеттерин жакшыртууга болот.

кычкылын nanomaterial

Илимпоздор жигердүү изилдөө жана көмүртек арматуралар чачыларга graphene Ушундай ички түзүлүшү же молекуласынын тиркелген же кычкылтек камтыган иш топтор (лер) бар. Бул өнөр жайлык өндүрүштү учурга келдик катуу биринчи эки өлчөмдүү сүрөттөр болгон Nano кычкылын. Бул түзүмдүн nano- жана microparticles From илимпоздор өндүрүлгөн үлгүлөрүн сантиметр.

Ошентип, көмүр diofilizirovannym менен айкалышкан graphene кычкылынын жакында Кытай окумуштууларынын алынган. Бул кичинекей гүл гүлүнүн боюнча өтөт абдан даярдоо материалдык сантиметр куб болуп саналат. Бирок бул жаңы зат, graphene кычкылын дүйнөдөгү катуу бири болуп саналган.

ЖОЖго өтүнмөлөр

Graphene кычкылын тандоо уникалдуу өзгөчөлүгү да бар. Бул зат бир ЖОЖго арыз табууга мүмкүндүк берет. Ошондуктан, илимпоздор ишинин натыйжасында рак аныктоо үчүн graphene закисин колдонуу мүмкүн болду. анын өнүгүшүнүн алгачкы стадиясында рак аныктоо nanomaterial уникалдуу оптикалык жана электр касиеттерин берет.

Ошондой эле graphene кычкылы дары жана диагностикалоо даректүү жеткирип берет. Бул материалдын негизинде ДНК молекуласында көрсөтүп, жутулуу биосенсорлор болуп саналат.

өнөр жай өтүнмөлөр

graphene кычкылын негизинде ар кандай sorbents жуккан dezaktsivatsii табигый жана техногендик объекттерине карата колдонулушу мүмкүн. активдүү nanomaterial бир кесип жер астындагы жана жер үстүндөгү суулардын, топурак жана радионуклиттеринин аларды клирингдик иштете алат.

graphene кычкылын тартып Чыпкалар атайын колдонмолор үчүн электрондук тетиктерге өндүрөт superchistotoy жай менен камсыз болот. Бул материалдын өзгөчө касиеттери жакшы химиялык чөйрөсүн технология кире берет. Атап айтканда, бул уулуу Чачырап кеткен жана сейрек кездешүүчү металлдарды казып алуу болушу мүмкүн. Ошентип, graphene кычкылынын пайдалануу аз-класстын кенден алтынды бөлүп берет.