Graphene og beitingu þess. The uppgötvun af Graphene. Örtækni í nútíma heimi

Tiltölulega nýlega í Science and Technology er nýtt svæði sem kallast nanótækni. Horfur fyrir þetta aga er ekki bara mikill. Þau eru metnaðarfull. Sem ögnin, sem vísað er til sem "nanó" er gildi sem jafngildir einu billionth upp á brot úr hvaða gildi. Þessar stærðir geta aðeins hægt að bera saman við stærð af frumeinda og sameinda. Til dæmis, nanómetri er kallað einn milljarðasta úr metra.

Helstu átt nýju fræðasviði

Örtækni kallað þá sem vinna í málinu á vettvangi sameinda og frumeinda. Því þetta svæði vísinda er einnig kallað sameinda tækni. Hver var hvati fyrir þróun hennar? Örtækni í nútíma heimi hafa birst þakka fyrirlestra Richarda Feynmana. Í henni vísindamaður hefur reynst að það eru engar hindranir í stofnun hlutum beint frá atómum.

Leið fyrir árangursríka meðferð á pínulitlum ögnum sem kallast Assembler. Þetta sameinda nanomachine, sem hægt er að nota til að byggja allir uppbyggingu. Til dæmis vélamálskóðiLanguage hægt að kalla eðlilegt ríbósóm smíða prótein í lífverum.

Örtækni í nútíma heimi eru ekki bara einn svæði af þekkingu. Þeir tákna breitt svið af rannsóknum sem tengist beint við mörg grundvallar vísindum. Meðal þeirra eru eðlisfræði, efnafræði og líffræði. Samkvæmt vísindamönnum, þessar vísindi munu hafa öflugasta hvati til þróunar gegn bakgrunn á komandi Nanotech byltingu.

Gildissvið

Listi allar kúlur af mannavöldum þar sem örtækni er notuð í dag, það er ómögulegt vegna þess að mjög áhrifamikill listi. Svo, með hjálp þessarar sviði vísinda eru framleidd:

- tæki til superdense upptöku allar upplýsingar;
- ýmsum búnaði;
- skynjara, sól frumur, hálfleiðara smári;
- upplýsingar, tölvumál og upplýsingatækni;
- nanoimprint og nanolithography;
- tæki til að geyma orku, og efnarafalar;
- varnir, rúm og flug forrit;
- bioinstrumentary.

Á þessum vísindalegu sviði nanótækni í Rússlandi, Bandaríkjunum, Japan og nokkrum Evrópulöndum með meiri styrk er úthlutað á hverju ári. Þetta er vegna þess að miklum horfur um þróun þessu sviði rannsókna.

Örtækni er að þróa í Rússlandi samkvæmt Federal miða program, sem veitir ekki aðeins mikla fjárhagslega kostnað, en einnig vopnaður mikið af hönnun og rannsókna verk. Til að ná þeim markmiðum að fara að sameina viðleitni ýmissa vísinda og tækni kerfi á vettvangi innlendra og fjölþjóðlegra fyrirtækja.

nýtt efni

Örtækni hafa gert vísindamönnum að framleiða kolefni disk erfiðara en demantur sem þykkt er aðeins eitt atóm. Það samanstendur af Graphene. Það er þynnri og sterkasta efni í alheiminum, sem sendir rafmagn mun betri en flís sílikon tölva.

The uppgötvun af Graphene er algjör byltingarkennd atburður, sem mun leyfa miklar breytingar í lífi okkar. Þetta efni er svo einstakt eðliseiginleika sem í grundvallaratriðum breytir mannlegt eðli hlutanna og efna.

Saga af uppgötvun

Graphene er tvívíð kristal. Uppbygging hennar er Sexhymdir grindarpunktur sem samanstendur af kolefnisatómum. Fræðileg rannsóknir Graphene byrjaði löngu áður en að alvöru hönnun hans, þar sem þetta efni er grundvöllur fyrir byggingu þrívítt grafít kristal.

Jafnvel í 1947 G. P. Volles hefur hann sum eiginleika graphene, sanna að uppbygging þess er svipuð málma, og nokkur einkenni sem svipar til þeirra af Ultra-relativistic agnir, fiseindir og massless ljóseindir. Hins vegar er nýja efnið eru ákveðnar marktækur munur að gera það einstakt í eðli sínu. En staðfesting á þessum niðurstöðum var fengin aðeins í 2004, þegar Konstantin Novoselov og Andrey Geim var fyrst fengin af kolefni í frjálsu ríki. Þessi nýja efni er kallað Graphene, og var mikil uppgötvun vísindamanna. Finna þetta atriði getur verið í blýantur. grafít stangir hennar er settur saman úr mörgum lögum af graphene. Hvernig blýantur skilur merki á pappír? Staðreyndin er að þrátt fyrir styrk algerlega hluti af lag, það er mjög veikur hlekkur á milli þeirra. Þeir eru mjög auðvelt að falla í snertingu við pappír, fara slóð skriflega.

Nota nýju efni

Samkvæmt vísindamönnum, skynjararnir sem eru byggðar á Graphene, að vera fær um að greina styrk og ástand loftfars, svo og að spá jarðskjálfta. En aðeins þegar efni með slíka eiginleika mun yfirgefa töfrandi vegg rannsóknarstofur verða ljóst beitingu mun þróast í átt efnisins. Á núverandi daginn, efnafræðinga, eðlisfræðinga og rafeindavirkjar eru nú þegar áhuga á einstaka getu Graphene. Eftir aðeins nokkur grömm af efninu er hægt að falla landsvæði, sem svarar til fótboltavöll.

Graphene og beitingu hennar í huga mögulega í framleiðslu léttur gervitungl og flugvélar. Á þessu svæði, sem nýtt efni í staðinn fyrir kolefnistreflar í þeim samsettum efnum. Nanomaterials má nota í stað smára sílikon og framkvæmd hennar í plasti gefa það rafleiðni.

Graphene og notkun þess eru talin í framleiðslu málum skynjara. Þessi tæki eru mynduð á grundvelli nýjustu efni vilja vera fær til uppgötva hættulegasti sameind. En notkun Nano-duft í framleiðslu rafmagns rafhlöður stundum til að auka skilvirkni þeirra.

Graphene og beitingu hennar er fjallað í Optoelectronics. Af nýju efni mun snúa út mjög léttur og varanlegur plasti sem ílátin leyfir í nokkrar vikur til að halda mat ferskum.

Gert er ráð fyrir Notkun graphene og til að framleiða til gagnsætt leiðandi lag sem þarf fyrir fylgist, sólarplötur og sterkari og fleiri þola vélrænni áhrif á hverfla vindur.

Byggt nanomaterial mun hafa betri íþróttir búnað, læknisfræði innræta og supercapacitors.

Einnig, Graphene og beitingu þess varða:

- há-tíðni hár-máttur rafeindatækja;
- Artificial himna því að aðgreina tvo vökvann í tank;
- bæta leiðni eiginleika ýmsum efnum;
- að búa til sýna á Lífræn Ljós Emitting díóða;
- flýta þróun nýrra tækni við DNA raðgreiningu f;
- umbætur á fljótandi kristal sýna;
- ballistic smári.

Notkun á bílaiðnaðinn

Samkvæmt vísindamönnum, tiltekna orku nálgast Graphene 65 kWh / kg. Þessi tala er 47 sinnum hærri en sá, sem eru svo algeng nú á dögum litíum-rafhlöður. Þessi staðreynd, hafa vísindamenn notað til að búa til nýja kynslóð af hleðslutæki rafhlöðu.

Graphene Polymer rafhlaða - tækið með henni hámark raforku duglegur haldið. Eins og er, vinna á það er framkvæmt með því að vísindamenn í mörgum löndum. Mikill árangur náðst spænsku vísindamenn í þessu máli. Graphene-fjölliða rafhlaða, þeir skapa með orkunotkun, hundruð sinnum meiri en svipað tala fyrir núverandi rafhlöður. Þeir nota það til að búa rafmagns bíla. Vélin, sem er sett upp Graphene rafhlöðu, geta ferðast án þess að stoppa þúsundir kílómetra. Að endurhlaða rafmagns orkugjafa þegar klárast þarft ekki meira en 8 mínútur.

touchscreens

Vísindamenn halda áfram að kanna Graphene, búa til nýja og áður óþekkta hluti. Þannig er kolefni nanomaterial hefur fundið beitingu hennar í framleiðslu sem framleiðir snerta skjár með breiður skjár. Hugtakið kann að virðast og sveigjanlega tæki af þessu tagi.

Vísindamenn fékk Graphene blaði er ferhyrnt í laginu og reyndist það í gagnsæjum rafskaut. Hann hefur einnig tekið þátt í starfi snertiskjá stórlega úr endingu, gagnsæi, sveigjanleika, umhverfis blíðu og litlum tilkostnaði.

afla Graphene

Frá árinu 2004, þegar það var opnað nýjustu nanóefni, hafa vísindamenn tökum ýmsar aðferðir til að framleiða það. Hins vegar er flestum undirstöðu þessar leiðir eru talin:

- vélrænni exfoliation;
- epitaxial vöxtur í lofttæmi;
- að kæla perofaznogo Chemical (CVD-aðferð).

The fyrstur af þessum þremur aðferðum er mest einföld. Graphene framleiðslu með vélrænni exfoliation er sérstakt forrit grafíti í lím yfirborði límbandi. Eftir þessum grunni, eins og lak af pappír, byrja að beygja og unbend, aðskilja efhi það sem óskað var eftir. Þegar sótt þessi aðferð Graphene fá í hæsta gæðaflokki. Hins vegar eru slíkar aðgerðir ekki hentugur fyrir massa framleiðslu á nanóefni.

Þegar að nota aðferð við epitaxial vöxt þunnar kexþynnum sílikon eru notuð, yfirborð lag sem er sílikon carbide. Ennfremur er þetta efni er hitað við mjög háan hita (1000 K). Sem afleiðing efnahvarfa er skilið frá hinum kísill atóm úr kolefnis atómum, sú fyrsta sem gufa upp. Þess vegna met enn hreint Graphene. Ókosturinn við þessa aðferð er að þurfa að nota mjög hátt hitastig, sem geta komið fram við bruna kolefnisatóm.

The áreiðanlegur og einföld aðferð notuð fyrir massa framleiðslu á graphene, a CVD-ferli. Það er aðferð þar sem efnafræðilega Hvarfið á milli málm-húðuð hvata og vetniskolefni lofttegundir.

Sem framleiðir Graphene?

Hingað til, stærsta fyrirtækið, framleiðir ný nanomaterial er staðsett í Kína. Nafn framleiðanda - Ningbo Morsh Tækni. Graphene framleiðslu þau byrjuðu árið 2012.

Helstu neytenda um nanomaterial er fyrirtæki Chongqing Morsh Technology. Graphene nota það til framleiðslu á leiðandi gagnsæ kvikmyndir, sem eru settir inn í touchscreen sýna.

Tiltölulega nýlega, vel þekkt fyrirtæki Nokia hefur gefið út einkaleyfi á myndflögunni. Sem hluti af þessu mikill-þörf er nokkur lög af Graphene Optical Instrument frumefni. Slík efni sem notað er í skynjara af myndavél eykur stórlega næmi þeirra (allt að 1000 sinnum). Á sama tíma fram lækkun raforkunotkun. Góð myndavél fyrir smartphone mun einnig innihalda Graphene.

Undirbúningur innlendum umhverfi,

Er það mögulegt að framleiða Graphene heima? Það kemur í ljós, já! Þú þarft bara að taka blandara getu ekki minna en 400 W, og fylgdu aðferðinni þróað af írskum eðlisfræðinga.

Hvernig var framleitt Graphene heima? Af þessari ástæðu er blandarinn Málið var hellt 500 ml af vatni með því að bæta 10-25 ml af einhverjum þeim fljótandi þvottaefni og 20-50 grömm af muldum ákveða. Jafnframt varðar tæki ætti að vera að hlaupa frá 10 mínútum til hálftíma, þar til útliti út í hræru af Graphene flögur. Efnið mun hafa hátt leiðni sem myndi heimila notkun hennar í rafskautum sól frumur. Graphene einnig er hægt að bæta eiginleika plasti sem er framleitt í innlendum umhverfi.

oxíð nanomaterial

Vísindamenn virkan rannsóknir og Graphene uppbygging þannig að innan eða á brúnir á kolefni möskva er fest eða súrefiii er í að vemda virknihópa (ir) sameindarinnar. Þetta solid Nano-oxíð, sem er fyrsta tvívíð myndir, sem hafa náð stigi atvinnuskyni framleiðslu. Frá nano- og öragnir þessa uppbyggingu vísindamenn sentimetra sýni framleitt.

Þannig Graphene oxíð í samsettri meðferð með kolefni diofilizirovannym var nýlega fengin með því að kínverskum vísindamönnum. Þetta er mjög léttur efni sentimetra teningur sem er haldin á petals lítið blóm. En þessi nýja efni, sem Graphene oxíð er einn af mest solid í heimi.

Heilbrigðisverkfræði umsóknir

Graphene oxíð hefur einstakt eign sértækni. Þetta mun leyfa að efnið að finna heilbrigðissviði umsókn. Svo þökk sé vinnu vísindamanna var hægt að nota Graphene oxíð til greiningar á krabbameini. Greina krabbamein á frumstigi af þróun hennar leyfir einstakt sjón og rafmagns eiginleika nanomaterial.

Einnig Graphene oxíð leyfa markvissa dreifingu lyfja og greiningu. Á grundvelli þessa efnis eru ásogi biosensors, sem bendir til að DNA sameind.

iðnaði

Ýmsar gleypiefnanna byggt á Graphene oxíð má beita til að smita dezaktsivatsii náttúrulegum og manngerðum hlutum. A skera af virku nanomaterial geta afgreitt grunnvatn og yfirborðsvatn, jarðveg og hreinsa þá frá geislavirku efni.

Síur frá Graphene oxíð eru superchistotoy húsnæði, sem framleiðir rafeindabúnað fyrir sérstakar umsóknir. Einstaka eiginleika þessa efnis mun komast í fínt efni kúlu tækni. Sér í lagi, þetta getur verið útdráttur af geislavirkum dreifður og sjaldgæfur málma. Þannig að nota Graphene oxíð gerir að vinna gull úr lág-bekk málmgrýti.