Graphene kaj lia apliko. La malkovro de graphene. Nanoteknologio en la moderna mondo

Relative ĵus en Scienco kaj Teknologio estas nova areo, nomita nanotecnología. Perspektivoj por tiu disciplino ne estas nur vasta. Ili estas ambicia. La partiklo, referita kiel "nano" estas valoro egala al unu miliardono de frakcio de ajna valoro. Tiuj grandecoj povas nur kompare al la grandeco de atomoj kaj molekuloj. Ekzemple, nanometro estas nomita la unu-miliardono de metro.

La ĉefa direkto de la nova kampo de la scienco

Nanoteknologio nomis tiujn kiuj manipulas la aferon sur la nivelo de molekuloj kaj atomoj. Tial, ĉi tiu areo de la scienco ankaŭ estas nomita molekula teknologio. Kio estis la impeto por lia disvolviĝo? Nanoteknologio en la moderna mondo aperis danke al la prelegoj Richarda Feynmana. En ĝi la sciencisto pruvis, ke ne ekzistas obstakloj al la kreo de aferoj rekte de la atomoj.

Signifas por efika manipulado de etaj partikloj nomitaj ensamblador. Tiu molekula nanomachine, kiu povas esti uzata por konstrui ajnan strukturon. Ekzemple, la ensamblador povas nomi natura ribosoma sintezi proteinon en vivantaj organismoj.

Nanoteknologio en la moderna mondo ne estas nur unu areo de kompetenteco. Ili reprezentas larĝan kampon de esploro rekte rilataj al multaj fundamentaj sciencoj. Inter ili estas fiziko, kemio kaj biologio. Laŭ sciencistoj, tiuj sciencoj havos la plej potenca impeto al la evoluo kontraŭ la fono de la venonta nanotech revolucio.

sfero de aplikaĵo

Listo de ĉiuj sferoj de la homa agado, kie nanoteknologio estas uzata hodiaŭ, estas neeble pro la tre impona listo. Do, kun la helpo de ĉi tiu kampo de la scienco estas produktataj:

- aparatoj por superdense registradon ajnan informon;
- diversaj teamoj;
- sentiloj, sunaj ĉeloj, semikonduktaĵaj transistoroj;
- informoj, komputado kaj informadiko;
- nanoimprint kaj nanolithography;
- aparatoj por stoki energio kaj fuelpiloj;
- defendo, spaco kaj aviado aplikoj;
- bioinstrumentary.

Sur ĉi tiu scienca kampo de nanoteknologio en Rusio, Usono, Japanio kaj pluraj eŭropaj landoj kun pli da financado estas asignita ĉiujare. Ĉi tio estas pro la vasta perspektivojn por la disvolviĝo de ĉi tiu sfero de esplorado.

Nanoteknologio estas evoluiganta en Rusio laŭ la Federacia celo programo, kiu havigas ne nur grandajn financajn kostojn, sed ankaŭ portanta grandan kvanton de dezajno kaj esploro verkoj. Por atingi la celojn tuj unuigi la klopodojn de pluraj sciencaj kaj teknologiaj sistemoj je la nivelo de naciaj kaj transnaciaj firmaoj.

nova materialo

Nanoteknologio ebligis sciencistojn por produkti karbonon telero pli malmola ol diamanto kies dikeco estas nur unu atomon. Ĝi konsistas graphene. Ĝi estas la plej maldika kaj plej forta materialo en la universo, kiu transdonas elektron multe pli bone ol silicio komputilo blatoj.

La malkovro de graphene estas vera revolucia evento, kiu permesos da ŝanĝo en niaj vivoj. Tiu materialo estas tiel unika fizikajn proprietojn kiuj fundamente ŝanĝas la homan naturon de aferoj kaj substancoj.

Historio de malkovro

Graphene estas dudimensia kristalo. Lia strukturo estas sesangula krado konsistas de atomoj de karbono. Teoriaj studoj de graphene komenciĝis nelonge ricevas sian veran dezajnoj, ekde ĉi tiu materialo estas la bazo por konstruado tridimensia grafito kristalo.

Eĉ en 1947 G. p Volles li havas kelkajn ecojn de graphene, pruvante, ke lia strukturo estas simila metaloj, kaj iuj similaj karakterizaĵoj al la de la ultra relativista partikloj, neŭtrinoj kaj sen maso fotonoj. Tamen, la nova materialo estas iuj gravaj diferencoj kiuj lin faras sola en lia naturo. Sed konfirmon de ĉi tiuj trovoj estis akirita nur en 2004, kiam Konstantin Novoselov kaj Andrey Geim estis unue atingita de la karbono en la libera stato. Ĉi tiu nova substanco estas nomata graphene, kaj estis grava malkovro sciencistoj. Trovu tiu ero povas esti en krajono. Pli grafito vergo konsistas el multoblaj tavoloj de graphene. Kiel krajono lasas markon sur la papero? La fakto estas ke, malgraŭ la forto de la kerna komponantojn de la tavoloj, estas tre malforta ligo inter ili. Ili estas tre facile fali en kontakto kun la papero, lasante pulbazaro skribe.

Uzante la nova materialo

Laŭ sciencistoj, la sensores kiu estas bazita sur graphene, povos analizi la forton kaj kondiĉo de la aviadilo, tiel kiel antaŭdiri tertremojn. Sed nur kiam la materialon kun tia ecoj forlasos impona muro laboratorioj fariĝis klara praktika apliko disvolvos en la direkto de la substanco. Ĉe la nuna tago, kemiistoj, fizikistoj kaj elektraj inĝenieroj jam interesiĝas pri la unika kapablo de graphene. Post nur kelkaj gramoj de la substanco eblas kovrita teritorio, egala al futbalkampo.

Graphene kaj lia apliko potenciale konsiderita en produkti malpezan satelitoj kaj aviadiloj. En ĉi tiu areo, la nova materialo povas anstataŭigi la karbono fibroj en la sintezaj materialoj. Nanomaterials estas uzebla anstataŭ silicio transistoroj kaj lia implementación en plasta donos elektra konduktiveco.

Graphene kaj ĝia uzo estas konsideritaj en aferoj Sensilo fabrikado. Ĉi tiuj aparatoj estas formitaj surbaze de la lasta materialo povos detekti la plej danĝera molekulo. Sed la uzo de Nano-pulvorojn en la produktado de elektraj piloj kelkfoje por pliigi sian efikecon.

Graphene kaj lia apliko estas diskutitaj en Optoelectronics. El la nova materialo rezultos tre malpeza kaj fortika plasto, de kiu la ujoj permesos dum kelkaj semajnoj por konservi manĝaĵon freŝa.

La uzado de graphene kaj atendas fabriki travideblan konduktiva revestimiento postulata por monitoroj, sunaj paneloj kaj pli forta kaj pli imunaj al mekanikaj efikoj de vento turbinoj.

Bazita nanomaterial havos pli bonan sportoj teamo, medicina enplantas kaj supercapacitors.

Ankaŭ, graphene kaj lia apliko signifaj al:

- altfrekvenca alta potenco elektronikaj aparatoj;
- artefarita membranon disigante du likva en la deponejo;
- plibonigi la conductividad propraĵoj de diversaj materialoj;
- kreado de ekrano en la organika lumo emisiaj diodo;
- akcelis disvolviĝon de novaj teknikoj de secuenciación de ADN;
- plibonigo de likva kristalo ekranoj;
- balistikaj transistoroj.

La uzo en la industrio automotriz

Laŭ esploristoj, la specifa energio alproksimiĝas la graphene 65 kWh / kg. Tiu figuro estas 47 fojojn pli alta ol tiu, kiu estas tiel komunaj nuntempe litio-ion piloj. Ĉi tiu fakto, sciencistoj uzis por krei novan generacion de baterio pelvoj.

Graphene polimero baterio - la aparato per kiu la maksimuma elektra potenco efike konservis. Nuntempe, la laboro pri tio okazos per esploristoj en multaj landoj. Signifa progreso atingita hispana sciencistoj tio. Graphene-polimero baterio ili kreis havas energian konsumon, centojn da fojoj pli granda ol simila figuro por ekzistantaj piloj. Ili uzas ĝin por ekipi elektra veturiloj. La maŝino, kiu estas instalita graphene baterio, povas vojaĝi sen halti miloj da kilometroj. Lardi la elektra energio fonto kiam elĉerpiĝo bezonos ne pli ol 8 minutoj.

touchscreens

Sciencistoj daŭre esplori graphene, kreado de nova kaj unparalleled aferojn. Tiel, la karbono nanomaterial trovis lian aplikon en produktado kiu produktas la ekranoj táctiles kun larĝaj ekrano. La termino povas aperi kaj fleksebla aparato de ĉi tiu tipo.

Sciencistoj akiris graphene folio estas rektangula en formo kaj turnis ĝin en travidebla elektrodo. Li ankaŭ partoprenis en la laboro de la ekrano táctil, tre reduktante la durabilidad, travidebleco, flexibilidad, mediaj afableco kaj malalta kosto.

akiri graphene

Ekde 2004, kiam ĝi estis malfermita la plej novaj nanomateriales, sciencistoj majstris kelkajn metodojn por ĝia preparo. Tamen, la plej bazaj de ĉi tiuj manieroj estas konsideritaj:

- mekanikaj exfoliantes;
- epitaxial kresko en vakuo;
- malvarmigo perofaznogo kemia (CVD-proceso).

La unua de ĉi tiuj tri metodoj estas la plej simpla. graphene produktado kun mekanikaj exfoliantes estas speciala apliko de grafito al la adhesivo surfaco de adhesivo bendo. Post tiu fundamento, kiel paperfolio, komenci fleksi kaj unbend, disigante la deziratan materialon. Al la apliki ĉi metodon graphene akiri la plej alta kvalito. Tamen, tiaj agoj ne estas taŭga por amasproduktado de nanomaterials.

Kiam uzante la metodo de epitaxial kresko de maldika silicio oblatoj estas uzataj, la surfaco tavolo kiu estas silicon carbide. Plue, ĉi tiu materialo estas varmigita je tre alta temperaturo (1000 K). Rezulte de kemiaj reakcioj estas disigita de la silicio atomoj de karbono atomoj, la unua de kiuj vaporigi. Rezulte, la disko restas pura graphene. La malavantaĝo de ĉi tiu metodo estas la neceso de uzi tre altaj temperaturoj, kiu povas okazi dum bruligado de karbono atomoj.

La plej fidinda kaj simpla metodo uzita por la amasa produktado de graphene, la CVD-proceso. Estas metodo en kiu la kemia reago inter la metalo-tegita katalizilo kaj hidrokarbonoj gasoj.

Kiu produktas graphene?

Ĝis nun, la plej granda kompanio, ĝi produktas novan nanomaterial situas en Ĉinio. La nomo de la fabrikanto - Ningbo Morsh Teknologio. graphene produktado komenciĝis en 2012.

La ĉefa konsumanto de la nanomaterial Estas Kompanio Chongqing Morsh Teknologio. Graphene uzi ĝin por la produktado de ŝoforoj travidebla filmoj, kiuj estas enmetita en la touchscreen montriĝo.

Relative lastatempe, konata kompanio Nokia emisiis patenton sur la bildo sentilo. Kiel parto de tiu tiel necesa estas kelkaj tavoloj de graphene optika instrumento elemento. Tia materialo uzita en la sensores de fotiloj ege pliigas lian sentivecon (ĝis 1000 fojojn). Samtempe observis redukton en elektro konsumado. Bona fotilo por la smartphone ankaŭ enhavas graphene.

Preparado de hejma medio,

Ĉu eblas produkti graphene hejme? Rezultas, jes! Vi nur bezonas preni kuirejo miksilo kapablo de ne malpli ol 400 W, kaj sekvi la metodo evoluigita fare de la irlanda fizikistoj.

Kiel produkti graphene hejme? Por tio la miksilo taso versxita 500 ml de akvo aldonante 10-25 ml de ajna likva detergento kaj 20-50 gramoj de dispremita ardezo. Plue la aparato devus esti prizorgitaj de 10 minutoj al duonhoro, ĝis la apero de slurry de graphene flokojn. La materialo resultante havos alta conductividad kiu permesus lian uzon en la elektrodoj de sunaj ĉeloj. Graphene ankaŭ povas plibonigi la proprietojn de plasto produktita en la hejma medio.

rusto nanomaterial

Sciencistoj aktive esplori kaj graphene strukturo tia, ke en aŭ sur la randoj de la karbono maŝo estas alfiksita aŭ oksigeno-enhavantaj funkciaj grupoj (j) de la molekulo. Tiu solida Nano-oksido de kiuj estas la unua dudimensiaj bildoj, kiuj atingis la stadion de komerca produktado. El nano- kaj microparticles de ĉi tiu strukturo sciencistoj centimetro specimenoj produktitaj.

Tiel, la graphene oksido en kombino kun karbono diofilizirovannym estis ĵus ricevis per ĉina sciencistoj. Jen tre malpeza materialo centimetro kubo kiu estas tenita sur la petaloj de malgranda floro. Sed ĉi tiu nova substanco, en kiu la graphene oksido estas unu el la plej solidaj de la mondo.

biomedicinaj aplikoj

Graphene oksido havas unika posedaĵo de selectividad. Ĉi tio permesos la substanco trovi biomedicina aplikon. Do, danke al la laboro de sciencistoj eblis uzi graphene oksido por la diagnozo de kancero. Detekti kancero je frua stadio de ĝia evoluo permesas unika optika kaj elektraj proprietoj de la nanomaterial.

Ankaŭ graphene oksido permesas celataj transdono de drogoj kaj diagnozo. Surbaze de ĉi tiu materialo estas sorption biosensors, indikante la DNA molekulo.

industriaj aplikoj

Diversaj Sorbents surbaze de la graphene oksido povas esti aplikata al la infektita dezaktsivatsii natura kaj homfaritaj objektoj. Tranĉa de aktiva nanomaterial povas pretigi grundakvo kaj surfaca akvo, grundo kaj liberigante ilin de la radionucléidos.

Filtriloj de graphene oksido povas provizi superchistotoy premisoj, kiu produktas elektronikajn komponantojn por specialaj aplikoj. La solaj proprietoj de ĉi tiu materialo estos penetri en bona kemia sfero teknologio. Aparte, ĉi tiu eble estas eltiro de radioaktiva disaj kaj maloftaj metaloj. Tiel, la uzo de graphene oksido permesas ĉerpi oron de malalta grado ercojn.