Graphene sarta aplikasi na. Kapanggihna graphene. Nanotéhnologi dina dunya modéren

Rélatif anyar dina Élmu jeung Téhnologi mangrupakeun aréa anyar, disebutna nanotéhnologi. Prospek pikeun disiplin ieu teu ngan vast. Aranjeunna ambisius. Partikel, disebut "nano" mangrupakeun nilai sarua jeung hiji billionth of a fraksi nilai nanaon. ukuran ieu ngan bisa dibandingkeun ukuran tina atom jeung molekul. Contona, nanometer hiji disebut hiji-billionth of saméter.

Arah utama widang anyar élmu

Nanotéhnologi disebut jalma nu ngamanipulasi zat dina tataran molekul jeung atom. Kituna, wewengkon ieu elmu disebut oge téhnologi molekul. Naon nu impetus pikeun perkembangannya? Nanotéhnologi dina dunya modérn geus mucunghul berkat ceramah Richarda Feynmana. Dina eta élmuwan geus dibuktikeun yén aya euweuh halangan pikeun kreasi mahluk langsung tina atom.

Hartina keur manipulasi éféktif partikel leutik disebutna assembler. nanomachine Ieu molekul, anu bisa dipaké pikeun ngawangun struktur nanaon. Contona, assembler nu bisa disebut ribosome alam sintésis protéin di na organisme hirup.

Nanotéhnologi dina dunya modéren henteu ngan hiji aréa tunggal kaahlian. Aranjeunna ngagambarkeun wengkuan lega panalungtikan patali langsung ka loba élmu dasar. Di antarana aya fisika, kimia jeung biologi. Numutkeun para ilmuwan, élmu ieu bakal boga impetus pangkuatna pikeun ngembangkeun ngalawan backdrop tina revolusi nanotech datang.

lapisan aplikasi

Daptar sakabeh spheres tina aktivitas manusa, dimana nanotéhnologi dipaké kiwari, mustahil kusabab daptar pisan impressive. Ku kituna, ku pitulung lapangan ieu elmu dihasilkeun:

- alat pikeun superdense rekaman informasi wae;
- rupa parabot;
- sensor, sél surya, transistor semikonduktor;
- informasi, komputasi jeung téhnologi informasi;
- nanoimprint na nanolithography;
- alat pikeun nyimpen énergi, jeung sél suluh;
- pertahanan, spasi na aviation aplikasi;
- bioinstrumentary.

Dina widang ilmiah ieu nanotéhnologi dina Rusia, AS, Jepang jeung sababaraha nagara Éropa kalawan leuwih waragad anu disadiakeun unggal taun. Ieu alatan prospek vast pikeun ngembangkeun lapisan ieu panalungtikan.

Nanotéhnologi geus ngembang di Rusia nurutkeun program udagan Federal, nu nyadiakeun waragad finansial teu ukur hébat, tapi ogé mawa loba Metode jeung rarancang panalungtikan karya. Pikeun ngahontal tujuan anu bade ngahiji usaha rupa sistem ilmiah sarta téhnologis di tingkat korporasi nasional jeung multinasional.

bahan anyar

Nanotéhnologi geus diaktipkeun élmuwan pikeun ngahasilkeun plat karbon harder ti inten anu ketebalan téh ngan hiji atom. Ieu ngawengku graphene. Ieu téh mangrupa bahan thinnest jeung neneng di mayapada, nu transmits listrik leuwih hadé ti chip komputer silikon.

Kapanggihna graphene mangrupakeun acara revolusioner nyata, anu bakal ngidinan teuing robah dina kahirupan urang. bahan Ieu sipat fisik jadi unik nu fundamentally robah sifat manusa mahluk jeung zat.

Sajarah kapanggihna

Graphene nyaéta kristal dua diménsi. Struktur na mangrupakeun kisi héksagonal nu diwangun ku atom karbon. studi Téori ngeunaan graphene dimimitian lila saméméh lalaki desain nyata-Na, saprak bahan ieu jadi dadasar pikeun Ngawangun kristal grafit tilu diménsi.

Malah taun 1947 G. P. Volles anjeunna boga sababaraha sipat graphene, ngabuktikeun yén struktur nyaeta logam sarupa, sarta sababaraha ciri sarupa pamadegan partikel ultra-relativistic, neutrinos na foton massless. Sanajan kitu, éta bahan anyar aya béda anu signifikan tangtu nu nyieun unik di alam na. Tapi konfirmasi tina papanggihan ieu dicandak ukur taun 2004, nalika Konstantin Novoselov jeung Andrey Geim munggaran diala ku karbon dina kaayaan bebas. Zat anyar ieu disebutna graphene, sarta éta mangrupa élmuwan kapanggihna utama. Neangan item ieu tiasa di pensil. rod grafit na diwangun ku sababaraha lapisan graphene. Kumaha carana sangkan pensil daun tanda dina kertas? nyatana eta, sanajan kakuatan komponén inti tina lapisan, aya tumbu pohara lemah diantara aranjeunna. Éta pisan gampang turun di kontak sareng kertas, ninggalkeun jalan satapak di tulisan.

Ngagunakeun bahan anyar

Numutkeun para ilmuwan, anu sensor nu dumasar kana graphene, bisa nganalisis kakuatan sarta kondisi pesawat, kitu ogé pikeun ngaduga lini. Tapi ngan lamun éta bahan mibanda sipat sapertos bakal ninggalkeun laboratorium témbok stunning jadi jelas aplikasi praktis bakal ngamekarkeun dina arah zat. Di hadir dinten, kimiawan, fisika jeung insinyur listrik téh geus kabetot dina kamampuhan unik tina graphene. Saatos ngan sababaraha gram zat bisa katutupan Téritori, sarua jeung widang bal.

Graphene sarta aplikasi na berpotensi dianggap ngahasilkeun satelit sarta pesawat lightweight. Di ieu wewengkon, nu bahan anyar bisa ngaganti serat karbon dina bahan komposit. Nanomaterials bisa dipaké gaganti transistor silikon sarta palaksanaan taun palastik masihan eta konduktivitas listrik.

Graphene sarta pamakéan na dianggap di pabrik urusan sensor. Alat ieu kabentuk dina dasar nu bahan panganyarna bakal tiasa ngadeteksi molekul paling bahaya. Tapi pamakéan Nano-powders dina produksi accu listrik di kali pikeun ngaronjatkeun efektivitas maranéhanana.

Graphene sarta aplikasi na anu dibahas dina optoelectronics. Tina bahan anyar bakal ngahurungkeun kaluar palastik pisan lightweight jeung awét ti mana éta peti bakal ngidinan pikeun sababaraha minggu tetep seger dahareun.

Pamakéan graphene sarta diperkirakeun rancang hiji palapis conductive transparan diperlukeun pikeun monitor, panels surya sarta kuat tur leuwih tahan ka épék mékanis of PLTMH angin.

nanomaterial dumasar kudu alat olahraga mangrupa hadé, implants médis sarta supercapacitors.

Ogé, graphene sarta aplikasi na relevan ka:

- alat éléktronik frékuénsi luhur tinggi-kakuatan;
- Mémbran jieunan misahkeun dua cair dina tank;
- ngaronjatkeun sipat konduktivitas rupa bahan;
- nyieun hiji tampilan dina lampu organik emitting dioda;
- gancangan ngembangkeun téhnik anyar sequencing DNA;
- perbaikan mintonkeun kristal cair;
- transistor ngamuk.

Pamakéan dina industri otomotif

Numutkeun peneliti, énergi husus ngadeukeutan graphene 65 kWh / kg. inohong ieu mangrupa 47 kali leuwih luhur ti hiji anu jadi umum Kiwari accu litium-ion. Kanyataan ieu, para élmuwan geus dipaké pikeun nyieun generasi anyar chargers batré.

Graphene polimér aki - alat ku cara maké numana kakuatan listrik maksimum epektip dipikagaduh. Ayeuna, anu gawé dina eta dilumangsungkeun ku peneliti di loba nagara. kamajuan signifikan kahontal élmuwan Spanyol dina urusan ieu. batré Graphene-polimér, aranjeunna dijieun boga pamakéan énérgi, ratusan kali leuwih gede dibandingkeun tokoh nu sarupa pikeun accu aya. Maranehna ngagunakeun ka digitus kandaraan listrik. Mesin nu geus dipasang batré graphene, bisa ngarambat tanpa stopping rébuan kilométer. Ngecas sumber énérgi listrik lamun kacapean bakal butuh euweuh leuwih ti 8 menit.

touchscreens

Élmuwan nuluykeun ngajajah graphene, nyieun hiji hal anyar jeung unparalleled. Ku kituna, nanomaterial karbon geus kapanggih aplikasi na dina produksi nu ngahasilkeun layar rampa kalawan layar lega. Istilah mungkin muncul na alat fléksibel tina tipe ieu.

Élmuwan ngagaduhan hiji lambar graphene nyaeta rectangular dina bentuk jeung ngancik kana éléktroda transparan. Anjeunna oge geus milu dina karya layar toél, greatly ngurangan durability, transparansi, kalenturan, friendliness lingkungan sarta béaya rendah.

meunangkeun graphene

Kusabab taun 2004, nalika eta ieu dibuka nanomaterials newest, ilmuwan geus mastered sababaraha métode pikeun persiapan na. Sanajan kitu, nu paling dasar tina cara ieu dianggap:

- exfoliation mékanis;
- pertumbuhan epitaxial dina vakum;
- cooling kimiawi perofaznogo (CVD-prosés).

Kahiji tina tilu padika ieu téh paling basajan. Produksi graphene kalawan exfoliation mékanis mangrupakeun aplikasi husus ngeunaan grafit pikeun beungeut napel tina tape napel. Saatos yayasan ieu, kawas lambar kertas, mimitian ngabengkokkeun na unbend, pamisahan bahan nu dipikahoyong. Nalika nerapkeun métode graphene ieu ménta kualitas pangluhurna. Sanajan kitu, lampah sapertos henteu cocog pikeun produksi massa nanomaterials.

Lamun maké metodeu tumuwuhna epitaxial of wafers silikon ipis nu dipaké, anu lapisan permukaan nu silikon carbide. Salajengna, bahan ieu dipanaskeun dina hawa kacida luhurna (1000 K). Salaku hasil tina réaksi kimiawi ieu dipisahkeun tina atom silikon tina atom karbonna, nu mimiti nu vaporize. Hasilna, catetan tetep graphene murni. Nu disadvantage tina metoda ieu nyaeta kabutuhan make hawa kacida luhurna, nu bisa lumangsung dina mangsa durukan atom karbon.

paling dipercaya jeung basajan métode dipaké pikeun produksi massa graphene, a CVD-prosés. Éta padika di mana nu réaksi kimia antara katalis sedengkeun hidrokarbon gas coated logam-.

Nu ngahasilkeun graphene?

Pikeun tanggal, pausahaan panggedena, ngahasilkeun nanomaterial anyar anu lokasina di Cina. Nami produsén - Ningbo Morsh Téhnologi. Produksi graphene aranjeunna dimimitian taun 2012.

Konsumen utama nanomaterial mangrupa parusahaan Chongqing Morsh Téhnologi. Graphene make eta keur produksi film transparan conductive, nu diselapkeun kana tampilan layar rampa.

Rélatif anyar, hiji parusahaan well-dipikawanoh Nokia geus ngaluarkeun patén di sensor gambar. Salaku bagian ieu loba-diperlukeun nyaéta sababaraha lapisan graphene instrumen unsur optik. Saperti bahan dipaké dina sensor tina kaméra greatly naek sensitipitas maranéhanana (nepi ka 1000 kali). Dina waktu nu sarua ditempo ngurangan di konsumsi listrik. kaméra alus keur smartphone ogé bakal ngandung graphene.

Persiapan lingkungan domestik,

Éta mungkin pikeun ngahasilkeun graphene betah? Tétéla, enya! Anjeun ngan perlu nyandak kapasitas Blénder dapur teu kurang ti 400 W, sarta turutan metoda dimekarkeun ku fisika Irlandia.

Kumaha teu ngahasilkeun graphene betah? Pikeun tujuan ieu cup Blénder ieu dituang 500 ml cai ku nambahkeun 10-25 ml sagala detergent cair jeung 20-50 gram sabak ditumbuk. Salajengna alat kudu ngajalankeun ti 10 menit satengah jam, nepi ka penampilan a slurry of flakes graphene. bahan anu dihasilkeun baris boga konduktivitas tinggi nu bakal ngidinan pamakéan na di éléktroda sél surya. Graphene ogé bisa ngaronjatkeun sipat palastik dihasilkeun dina lingkungan domestik.

nanomaterial oksida

Élmuwan aktip panalungtikan jeung struktur graphene sapertos nu di jero atawa di edges of bolong karbon geus napel atawa gugus fungsi oksigén-ngandung (s) ti molekul. Nano-oksida solid ieu nu di gambar dua diménsi kahiji, anu geus ngahontal tahap produksi komérsial. Ti nano- na microparticles struktur ieu élmuwan centimeter sampel dihasilkeun.

Ku kituna, graphene oksida dina kombinasi kalayan diofilizirovannym karbon ieu nembe diala ku élmuwan Cina. Ieu cukang centimeter bahan pisan lightweight nu diayakeun dina petals tina kembang leutik. Tapi zat anyar ieu, numana graphene oksida nyaéta salah sahiji anu pang padet di dunya.

aplikasi Kalautan

Graphene oksida boga sipat unik tina selectivity. Ieu bakal ngidinan zat pikeun manggihan hiji aplikasi Kalautan. Ku kituna, atuh kana karya élmuwan éta mungkin migunakeun graphene oksida keur diagnosis kanker. Ngadeteksi kanker dina hiji tahap awal perkembangannya ngawenangkeun sipat optik jeung listrik unik tina nanomaterial nu.

Ogé graphene oksida ngamungkinkeun pangiriman sasaran narkoba sarta diagnostics. Dina dasar bahan ieu téh biosensors sorption, ngarah ka molekul DNA.

aplikasi industri

Rupa-rupa sorbents dumasar kana graphene oksida bisa jadi dilarapkeun kana objék alam sarta jieunan manusa kainféksi dezaktsivatsii. A cut ti nanomaterial aktif tiasa ngolah taneuh na cai permukaan, taneuh na clearing aranjeunna ti radionuclide nu.

Saringan tina graphene oksida bisa nyadiakeun enggon superchistotoy, nu ngahasilkeun komponén éléktronik pikeun aplikasi husus. Sipat unik tina bahan ieu bakal tembus kana téhnologi lapisan kimiawi rupa. Dina sababaraha hal, ieu bisa jadi ékstraksi tina logam kasebar tur langka radioaktif. Ku kituna, pamakéan graphene oksida ngamungkinkeun nimba emas ti ores low-grade.