Grafèn ak aplikasyon li yo. Dekouvèt la nan grafèn. Nanotechnology nan mond lan modèn

Relativman dènyèman nan Syans ak Teknoloji se yon zòn nouvo, ki rele nanotechnologie. Kandida pou sa a disiplin se pa sèlman vas. Yo se anbisye. patikil a, refere yo kòm "nano" se yon valè egal a yon biyyonnyèm nan yon fraksyon nan nenpòt ki valè. gwosè sa yo kapab fèt sèlman konpare ak gwosè a nan atòm ak molekil. Pou egzanp, se yon nanomètr rele yon sèl-biyyonnyèm nan yon mèt.

direksyon nan prensipal nan jaden an nouvo nan syans

Nanotechnology rele moun ki manipile pwoblèm nan sou nivo a nan molekil ak atòm. Se poutèt sa, se zòn sa a nan syans yo te rele tou teknoloji molekilè. Ki sa ki te UN a pou devlopman li yo? te Nanotechnology nan mond lan modèn parèt gras a konferans yo Richard Feynmana. Nan sa a, te syantis la pwouve ke pa gen okenn obstak nan kreyasyon an de bagay sa yo ki sòti dirèkteman nan atòm yo.

Vle di pou manipilasyon efikas nan patikil ti rele Asanble. Sa a nanomachine molekilè, sa ki ka dwe itilize yo bati nenpòt estrikti. Pou egzanp, ka asanble a dwe rele natirèl ribozòm sentèz yon pwoteyin nan òganis vivan.

Nanotechnology nan mond lan modèn se pa sèlman yon zòn sèl nan ekspètiz. Yo reprezante yon sijè ki abòde lajè nan rechèch dirèkteman gen rapò ak anpil syans fondamantal. Nan mitan yo se fizik, chimi ak byoloji. Dapre syantis, syans sa yo ap gen UN a ki pi pwisan nan devlopman nan kont twal la nan revolisyon an nanotèknoloji vini yo.

esfè nan aplikasyon

Lis tout esfè yo nan aktivite imen, ki kote nanotechnologie itilize jodi a, li se enposib paske nan lis la trè enpresyonan. Se konsa, avèk èd nan jaden sa a nan syans yo pwodui:

- aparèy pou superdense anrejistreman nenpòt enfòmasyon;
- divès kalite ekipman;
- detèktè, selil solè, tranzistò semi-conducteurs;
- enfòmasyon, informatique ak teknoloji enfòmasyon;
- nanoimprint ak nanolithography;
- aparèy pou estoke enèji, ak gaz selil wouj;
- defans, espas ak avyasyon aplikasyon;
- bioinstrumentary.

Sou jaden sa a syantifik nan nanotechnologie nan Larisi, USA, Japon ak plizyè peyi nan Ewopeyen an ki gen plis finansman se atribye ba chak ane. Sa a se akòz kandida yo vas pou la devlopman nan sa a esfè nan rechèch.

Nanotechnology ap devlope nan Larisi selon pwogram nan sib federal, ki bay pa sèlman gwo depans finansye, men tou, pote yon gwo kantite lajan nan konsepsyon ak rechèch travay. Pou yo rive nan objektif yo ale nan ini efò yo nan divès kalite sistèm syantifik ak teknolojik nan nivo a kòporasyon nasyonal ak miltinasyonal.

nouvo materyèl

te Nanotechnology pèmèt syantis yo pwodwi yon plak kabòn pi rèd pase dyaman ki gen epesè yon sèl atòm. Li konsiste de grafèn. Li se materyèl la fin ak pi fò nan linivè a, ki transmèt elektrisite pi bon pase bato òdinatè Silisyòm.

Dekouvèt la nan grafèn se yon evènman reyèl revolisyonè, ki pral pèmèt anpil chanjman nan lavi nou. Materyèl sa a se konsa inik pwopriyete fizik ki fondamantalman chanje nati a imen an nan bagay sa yo ak sibstans ki sou.

Istwa nan dekouvèt

Grafèn se yon kristal ki genyen de dimansyon. estrikti li se yon lasi egzagonal ki fòme ak atòm kabòn. syans teyorik nan grafèn te kòmanse lontan anvan w pran desen reyèl l ', depi materyèl sa a se baz la pou konstwi yon grafit ki genyen twa dimansyon kristal.

Menm nan 1947 G. P. Volles li te gen kèk pwopriyete nan grafèn, pwouve ke estrikti li yo se metal ki similè yo, ak kèk karakteristik ki sanble ak sa yo ki nan ultra-relativistic patikil yo, netrino ak foton massless. Sepandan, materyèl la nouvo gen sèten diferans enpòtan ki fè li inik nan nati li. Men, yon konfimasyon pou sa yo jwenn te jwenn sèlman nan 2004, lè Konstantin Novoselov ak Andrey Geim te premye te jwenn nan kabòn nan nan eta a pou gratis. se sibstans sa a nouvo rele grafèn, e li te yon gwo syantis dekouvèt. Jwenn atik sa a kapab avèk kreyon. se baton grafit li te fè leve nan kouch miltip nan grafèn. Ki jan yon kreyon kite yon mak sou papye a? Reyalite a se ke, malgre fòs la nan eleman yo debaz nan kouch yo, gen yon lyen trè fèb ant yo. Yo se trè fasil tonbe nan antre an kontak ak papye a, kite yon santye nan ekri.

Lè l sèvi avèk materyèl la nouvo

Dapre syantis, detèktè yo ki baze sou grafèn, kapab analize fòs la ak kondisyon nan avyon an, osi byen ke nou ka prevwa tranblemanntè. Men se sèlman lè materyèl la ak pwopriyete sa yo ap kite sansasyonèl miray laboratwa vin klè aplikasyon pratik ap devlope nan yon direksyon ki nan sibstans la. Koulye a jou a , famasi, fizisyen ak enjenyè elektrik yo deja enterese nan kapasite yo inik nan grafèn. Apre gram jis yon kèk nan sibstans la yo ka kouvri teritwa, egal a yon teren football.

Grafèn ak aplikasyon li yo ki kapab konsidere kòm nan pwodwi satelit lejè ak avyon. Nan zòn sa a, materyèl la nouvo ka ranplase fib yo kabòn nan materyèl sa yo konpoze. Nanomateryo kapab itilize olye pou yo tranzistò Silisyòm ak aplikasyon li yo nan plastik bay li konduktiviti elektrik.

Grafèn epi sèvi ak li yo ki ap konsidere kòm nan envantè zafè Capteur. Aparèy sa yo yo ki te fòme sou baz la nan materyèl la dènye yo pral kapab detekte molekil la pi danjere. Men, itilize nan Nano-poud nan pwodiksyon an nan pil elektrik nan fwa ogmante efikasite yo.

Grafèn ak aplikasyon li yo ki ap diskite nan Optoelectronics. Nan materyèl la nouvo yo pral vire soti plastik trè ki lejè ak dirab ki soti nan ki bwat yo pral pèmèt pou yon semèn kenbe fre manje.

se itilize nan grafèn e te espere yo fabrike yon transparan kouch conducteur obligatwa pou monitè, panno solè ak yon pi fò epi plis rezistan nan efè mekanik nan van turbin.

Baze nanomaterial pral gen yon pi bon espò ekipman, enplantasyon medikal ak supercapacitors.

Epitou, grafèn ak aplikasyon li yo ki gen rapò ak:

- segondè-frekans wo-pouvwa aparèy elektwonik;
- atifisyèl manbràn separe de likid nan tank la;
- amelyore pwopriyete yo konduktiviti nan materyèl divès kalite;
- kreye yon ekspozisyon sou limyè a òganik émettant dyòd a jonksyon;
- akselere devlopman nan teknik nouvo nan sekans ADN;
- amelyorasyon nan montre kristal likid;
- tranzistò balistik.

Itilize nan nan endistri otomobil la

Dapre chèchè, enèji nan espesifik apwòch grafèn 65 kWh / kg nan. Figi sa a se 47 fwa pi wo pase yon sèl la ki yo, se pou komen sèjousi pil ityòm-ion. Reyalite sa a, syantis yo te itilize yo kreye yon nouvo jenerasyon chajè batri.

Grafèn polymère batri - aparèy la pa vle di nan ki pouvwa a maksimòm elektrik avèk efikasite double klas la. Kounye a, se travay la sou li te pote soti nan chèchè nan anpil peyi. pwogrè siyifikatif reyalize syantis Panyòl nan zafè sa a. Grafèn-polymère batri, yo te kreye gen konsomasyon enèji, dè santèn de fwa pi plis pase yon figi ki sanble pou pil ki egziste deja. Yo sèvi ak li nan ekipe machin elektrik. Machin nan, ki se enstale batri grafèn, ka vwayaje san yo pa kanpe dè milye de kilomèt. Rechaje sous la enèji elektrik lè fatig ap bezwen pa plis pase 8 minit.

touchscreens

Syantis kontinye eksplore grafèn, kreye yon nouvo ak unik bagay sa yo. Kidonk, gen nanomaterial la kabòn jwenn aplikasyon li yo nan pwodiksyon ki pwodui manyen ekran ak lajè ekran. Tèm nan pouvwa parèt ak aparèy fleksib nan kalite sa a.

Syantis te resevwa yon fèy grafèn se rektangilè nan fòm epi yo tounen vin l 'nan yon electrodes transparan. Li te tou te patisipe nan travay la nan ekran an touche, anpil diminye rezistans, transparans, fleksibilite, amitye nan anviwònman an ak pri ki ba.

jwenn grafèn

Depi 2004, lè li te louvri nanomateryo nan dernye, syantis yo te metrize yon nimewo nan metòd pou preparasyon li yo. Sepandan, ki pi fondamantal la nan fason sa yo yo konsidere kòm:

- mekanik èksfolyasyon;
- epitaxial planar grandi nan vakyòm;
- refwadisman perofaznogo chimik (kardyovaskulèr-pwosesis).

Premye a nan twa metòd sa yo se pi senp la. pwodiksyon grafèn ak èksfolyasyon mekanik se yon aplikasyon espesyal nan grafit nan sifas la adezif nan tep adezif. Apre fondasyon sa a, tankou yon fèy papye, kòmanse pliye ak demonte, separe materyèl la vle. Lè ou aplike sa a grafèn metòd jwenn bon jan kalite ki pi wo. Sepandan, aksyon sa yo, se pa apwopriye pou pwodiksyon an mas nan nanomateryo.

Lè w ap itilize metòd la nan kwasans epitaxial planar nan gato Silisyòm mens yo te itilize, kouch sifas la ki se Silisyòm carbure. Pli lwen, se materyèl sa a chofe nan yon tanperati trè wo (1000 K). Kòm se yon rezilta nan reyaksyon chimik separe de atòm yo Silisyòm nan atòm kabòn, premye a nan yo ki vaporize. Kòm yon rezilta, dosye a rete pi bon kalite grafèn. Dezavantaj nan metòd sa a se nesesite pou lè l sèvi avèk tanperati ki wo anpil, sa ki ka fèt pandan ki degaje konbisyon nan atòm kabòn.

Metòd la ki pi serye ak senp yo itilize pou pwodiksyon an mas nan grafèn, yon kardyovaskulèr-pwosesis. Li se yon metòd nan ki reyaksyon an chimik ant metal-kouvwi katalis ak idrokarbone gaz yo.

Ki pwodui grafèn?

Pou dat, konpayi an pi gwo, pwodui yon nouvo nanomaterial chita nan peyi Lachin. Non a nan manifakti a - Ningbo Morsh Teknoloji. pwodiksyon grafèn yo te kòmanse nan 2012.

Konsomatè a prensipal la nanomaterial a se yon konpayi Chongqing Morsh Teknoloji. Grafèn sèvi ak li pou pwodiksyon an nan fim konduktif transparan, ki fè yo mete nan ekspozisyon an ekran.

Relativman dènyèman, te gen yon Nokia konpayi byen li te ye bay yon patant sou capteur a imaj. Kòm yon pati nan sa a anpil-nesesè se yon kouch kèk nan grafèn eleman enstriman optik. Tankou yon materyèl yo itilize nan detèktè yo nan kamera anpil ogmante sansiblite yo (jiska 1000 fwa). An menm tan an obsève rediksyon nan konsomasyon elektrisite. Bon kamera pou smartphone a pral tou gen grafèn.

Preparasyon nan yon anviwònman domestik,

Eske li posib yo pwodwi grafèn nan kay la? Li sanble soti, repons lan se wi! Ou jis bezwen pran yon blenndè kapasite kwizin nan pa mwens pase 400 W, epi swiv metòd la devlope pa fizisyen yo Ilandè.

Ki jan t 'pwodwi grafèn nan kay la? Pou rezon sa a te gode a blenndè vide 500 ml dlo lè yo ajoute 10-25 ml nan nenpòt ki savon likid ak 20-50 gram nan adwaz kraze. Pli lwen ta dwe aparèy la dwe kouri soti nan 10 minit nan yon demi èdtan, jouk aparans nan yon sispansyon nan flak grafèn. materyèl la ki kapab lakòz pral gen yon konduktiviti segondè ki ta pèmèt sèvi ak li yo nan elektwòd yo nan selil solè. Grafèn tou ka amelyore pwopriyete yo nan plastik pwodwi nan anviwònman an domestik.

oksid nanomaterial

Syantis aktivman rechèch epi li se grafèn estrikti sa yo ki andedan oswa sou bor yo nan may la kabòn tache oswa oksijèn ki gen gwoup fonksyonèl (yo) nan molekil la. Sa a solid Nano-oksid nan yo ki se premye foto yo ki genyen de dimansyon, ki te rive jwenn etap nan de pwodiksyon komèsyal yo. Soti nan nano- ak mikropartikul nan estrikti sa a syantis santimèt echantiyon pwodwi.

Se konsa, yo te oksid nan grafèn nan konbinezon ak diofilizirovannym kabòn dènyèman te jwenn nan syantis Chinwa. Sa a se yon trè ki lejè materyèl kib santimèt ki se ki te fèt sou petal yo nan yon flè ki piti yo. Men, sibstans sa a nouvo, nan ki oksid nan grafèn se youn nan solid ki pi nan mond lan.

aplikasyon yomedikal

Grafèn oksid gen yon pwopriyete inik nan selectif. Sa a pral pèmèt sibstans la yo jwenn yon aplikasyon yomedikal. Se konsa, gras a travay la nan syantis te posib yo sèvi ak grafèn oksid pou dyagnostik la nan kansè. Detekte kansè nan yon etap bonè nan devlopman li pèmèt inik pwopriyete optik ak elektrik nan nanomaterial la.

Epitou grafèn oksid pèmèt vize livrezon nan dwòg ak diagnostics. Sou baz la nan materyèl sa a yo se byokapteur absorption, montre nan molekil la ADN.

aplikasyon endistriyèl

sorban Divès ki baze sou oksid nan grafèn ka aplike nan dezaktsivatsii objè yo ki enfekte natirèl ak moun yo te fè. Yon koupe nan nanomaterial aktif kapab travay dlo anba tè ak dlo sifas, tè ak netwaye yo soti nan radyonukleid nan.

Filtè soti nan grafèn oksid ka bay superchistotoy lokal, ki pwodui konpozan elektwonik pou aplikasyon pou espesyal. pwopriyete yo inik nan materyèl sa a pral antre nan amann teknoloji chimik esfè. An patikilye, sa a pouvwa ap fè ekstraksyon nan radyo-aktif metal gaye ak ra. Se konsa, itilize nan grafèn oksid pèmèt yo ekstrè lò nan minre ki ba-klas.