Graphene და მისი გამოყენება. აღმოჩენის graphene. ნანოტექნოლოგია თანამედროვე მსოფლიოში

შედარებით ცოტა ხნის წინ მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების ახალი ფართობი, მოუწოდა ნანოტექნოლოგიის. პერსპექტივები ამ დისციპლინის არ არის მხოლოდ დიდი. ისინი ამბიციური. ნაწილაკების, მოხსენიებულია, როგორც "nano" არის ღირებულება ტოლია ერთ მემილიარდედს ფრაქციას რაიმე ღირებულება. ამ ზომის შეიძლება მხოლოდ შედარებით ზომა ატომები და მოლეკულები. მაგალითად, ნანომეტრიანი ეწოდება ერთი მემილიარდედს მეტრზე.

ძირითადი მიმართულება ახალი მეცნიერების სფეროში

ნანოტექნოლოგია მოუწოდა იმ მანიპულირება საკითხზე დონეზე მოლეკულების და ატომების. აქედან გამომდინარე, ამ სფეროში მეცნიერებისა ასევე მოუწოდა მოლეკულური ტექნოლოგია. რა იყო ბიძგი მისი განვითარება? ნანოტექნოლოგია თანამედროვე მსოფლიოში არ გამოჩნდა წყალობით ლექციები რიჩარდ Feynmana. ეს მეცნიერი დაამტკიცა, რომ არ არსებობს დაბრკოლებები შექმნა რამ პირდაპირ ატომები.

ნიშნავს ეფექტური მანიპულირება პატარა ნაწილაკების მოუწოდა assembler. ეს მოლეკულური nanomachine, რომელიც შეიძლება იქნას გამოყენებული აშენება ნებისმიერი სტრუქტურა. მაგალითად, assembler შეიძლება ეწოდოს ბუნებრივი ribosome ერწყმის ცილის ცოცხალი ორგანიზმები.

ნანოტექნოლოგია თანამედროვე მსოფლიოში არ არის მხოლოდ ერთი საექსპერტო სფეროში. ისინი წარმოადგენენ ფართო ფარგლები კვლევის პირდაპირ უკავშირდება მრავალი ფუნდამენტური მეცნიერებები. მათ შორის არიან, ფიზიკა, ქიმია და ბიოლოგია. მეცნიერთა თქმით, ამ მეცნიერებანი ექნება ყველაზე ძლიერი იმპულსი განვითარების ფონზე, უახლოეს Nanotech რევოლუცია.

გამოყენების სფერო

ჩამოვთვალოთ ყველა სფეროში ადამიანის საქმიანობაში, სადაც ნანოტექნოლოგიის გამოიყენება დღეს, შეუძლებელია, რადგან ძალიან შთამბეჭდავი სია. ასე რომ, დახმარებით ამ დარგში მზადდება:

- მოწყობილობა superdense ჩაწერა ნებისმიერი ინფორმაცია;
- სხვადასხვა მოწყობილობები;
- სენსორები, მზის საკნები, ნახევარგამტარული ტრანზისტორი;
- ინფორმაცია, კომპიუტერული და საინფორმაციო ტექნოლოგიები;
- nanoimprint და nanolithography;
- მოწყობილობები შენახვის ენერგია და საწვავის საკნები;
- თავდაცვის, სივრცე და საავიაციო პროგრამები;
- bioinstrumentary.

ამ სამეცნიერო სფეროში ნანოტექნოლოგიის in რუსეთი, აშშ, იაპონია და ევროპის რამდენიმე ქვეყანაში უფრო დაფინანსება გამოიყოფა ყოველწლიურად. ეს არის იმის გამო, რომ დიდი განვითარების პერსპექტივები ამ სფეროს კვლევა.

ნანოტექნოლოგია ვითარდება რუსეთში შესაბამისად ფედერალური მიზნობრივი პროგრამა, რომელიც უზრუნველყოფს არა მხოლოდ დიდი ფინანსური ხარჯები, არამედ ტარების დიდი ოდენობით საპროექტო და კვლევითი სამუშაოების. მიზნების მისაღწევად აპირებს გააერთიანოს ძალისხმევა სხვადასხვა სამეცნიერო და ტექნოლოგიური სისტემების დონეზე ეროვნული და მრავალეროვნული კორპორაციები.

ახალი მასალის

ნანოტექნოლოგია არ საშუალება მისცა მეცნიერებს აწარმოოს ნახშირბადის დისკო უფრო რთული, ვიდრე ალმასის რომლის სისქე მხოლოდ ერთი ატომი. იგი შედგება graphene. ეს არის უწვრილესი და ძლიერი მატერიალურ სამყაროს, რომელიც აგზავნის ელექტროენერგიის ბევრად უკეთესია, ვიდრე სილიკონის კომპიუტერის ჩიპი.

აღმოჩენის graphene არის ნამდვილი რევოლუციური მოვლენა, რომელიც საშუალებას ბევრი ცვლილება ჩვენი ცხოვრება. ეს მასალა იმდენად უნიკალური ფიზიკური თვისებები, რომ ფუნდამენტურად ცვლის ადამიანის ბუნებას ნივთები და ნივთიერებები.

ისტორია აღმოჩენის

Graphene არის ორგანზომილებიანი კრისტალი. მისი სტრუქტურა ექვსკუთხა lattice შედგება ნახშირბადის ატომები. თეორიული კვლევების graphene დიდი ხნით ადრე დაიწყო მიღების მისი რეალური დიზაინით, მას შემდეგ, რაც ეს მასალა არის საფუძველი მშენებლობას სამგანზომილებიანი გრაფიტის ბროლის.

მაშინაც კი, 1947 წელს გ P. Volles მას აქვს გარკვეული თვისებები graphene, რომელიც ადასტურებს, რომ მისი სტრუქტურა მსგავსია ლითონები, და ზოგიერთი მახასიათებლების ანალოგიურია ულტრა რელატივისტური ნაწილაკების, neutrinos და უმასო photons. თუმცა, ახალი მასალა არსებობს გარკვეული მნიშვნელოვანი განსხვავებები, რათა ის უნიკალური თავისი ბუნებით. მაგრამ დასტური, რომ ეს დასკვნები იქნა მიღებული მხოლოდ 2004 წელს, როდესაც კონსტანტინე Novoselov და ანდრეი Geim პირველად მიღებული ნახშირბადის თავისუფალი სახელმწიფო. ეს ახალი ნივთიერება ეწოდება graphene და იყო ძირითადი აღმოჩენა მეცნიერები. ამ პუნქტის შეიძლება იყოს ფანქარი. მისი გრაფიტის rod შედგება მრავალი ფენების graphene. როგორ ამჯამად ფანქარი ტოვებს ნიშნის ქაღალდზე? ფაქტია, რომ მიუხედავად იმისა, რომ ძალა ძირითადი კომპონენტების ფენების, არის ძალიან სუსტი რგოლი მათ შორის. ისინი ძალიან ადვილად მოხვდება კონტაქტი ქაღალდი, ტოვებს ბილიკი წერილობით.

გამოყენება ახალი მასალის

მეცნიერთა თქმით, სენსორები, რომლებიც ეფუძნება graphene, შეძლებთ ანალიზი ძალა და მდგომარეობის თვითმფრინავი, ისევე, როგორც პროგნოზირება მიწისძვრა. მაგრამ მხოლოდ მაშინ, როცა მასალას ისეთი თვისებები დატოვებს განსაცვიფრებელი კედლის ლაბორატორიები ნათელი გახდა, პრაქტიკული გამოყენების განვითარდება მიმართულებით ნივთიერება. დღეისათვის დღეს, ქიმიკოსები, ფიზიკოსები და ელექტრო ინჟინერი უკვე დაინტერესებული უნიკალური შესაძლებლობების graphene. მას შემდეგ, რაც რამდენიმე გრამი ნივთიერება შეიძლება დაფარული ტერიტორია, ტოლი ფეხბურთის მოედანზე.

Graphene და მისი გამოყენების პოტენციურად გათვალისწინებული მწარმოებელ მსუბუქი თანამგზავრების და თვითმფრინავი. ამ სფეროში, ახალი მასალა შეიძლება შეცვალოს ნახშირბადიანი ბოჭკოების , რომ კომპოზიციური მასალები. Nanomaterials შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნაცვლად სილიკონის ტრანზისტორი და მისი განხორციელების პლასტიკური მისცეს მას ელექტრო გამტარობის.

Graphene და მისი გამოყენება განიხილება საკითხები სენსორი წარმოება. ეს მოწყობილობები წარმოიქმნება საფუძველზე უახლესი მასალა შეძლებს აღმოაჩინოს ყველაზე საშიში მოლეკულა. მაგრამ გამოყენების Nano-ფხვნილები წარმოების ელექტრო ბატარეები ჯერ გაზრდის მათი ეფექტურობა.

Graphene და მისი გამოყენების განხილულია optoelectronics. ახალი მასალის აღმოჩნდება, ძალიან მსუბუქი და გამძლე პლასტიკური საწყისი რომელიც კონტეინერების საშუალებით რამდენიმე კვირის განმავლობაში შენარჩუნება საკვები სუფთა.

გამოყენების graphene და, სავარაუდოდ, აწარმოოს გამჭვირვალე გამტარ საფარი საჭირო მონიტორები, მზის პანელები და უფრო ძლიერი და უფრო მდგრადია მექანიკური ზემოქმედების ქარის ტურბინები.

დაყრდნობით nanomaterial ექნება უკეთესი სპორტული აღჭურვილობა, სამედიცინო იმპლანტანტები და supercapacitors.

გარდა ამისა, graphene და მისი გამოყენების შესაბამისი:

- მაღალი სიხშირის მაღალი სიმძლავრის ელექტრონული მოწყობილობები;
- ხელოვნური გარსის ჰყოფს ორი სითხე ტანკი;
- გაუმჯობესების გამტარობის თვისებები სხვადასხვა მასალები;
- შექმნის ჩვენება ორგანული მსუბუქი ასხივებენ დიოდური;
- დაჩქარებული განვითარების ახალი ტექნიკის დნმ თანმიმდევრობის;
გაუმჯობესება - თხევადკრისტალური მონიტორები;
- ბალისტიკური ტრანზისტორი.

გამოყენება საავტომობილო ინდუსტრიის

მკვლევარების თქმით, კონკრეტული ენერგიის უახლოვდება graphene 65 კვტსთ / კგ. ეს მაჩვენებელი 47-ჯერ მეტია, ვიდრე ერთი, რომ იმდენად საერთო დღეს lithium-ion ბატარეები. ეს ფაქტი, მეცნიერები არ გამოიყენება, რათა შეიქმნას ახალი თაობის ბატარეის დამტენები.

Graphene პოლიმერული ბატარეა - მოწყობილობა, რომლის საშუალებით მაქსიმალური ელექტრო ეფექტურად შეინარჩუნა. ამჟამად, მუშაობა ხორციელდება მკვლევარები მრავალ ქვეყანაში. მიღწეული მნიშვნელოვანი პროგრესის ესპანელი მეცნიერები ამ საკითხზე. Graphene პოლიმერის ბატარეის, მათ შექმნეს აქვს ენერგიის მოხმარება, ასობით ჯერ აღემატება ანალოგიურ მაჩვენებელზე არსებული ელემენტები. ისინი იყენებენ მას აღჭურვა ელექტრო მანქანა. მანქანა, რომელიც დამონტაჟებულია graphene ბატარეის, შეგიძლიათ იმოგზაუროთ მოუწყვეტლად ათასობით კილომეტრით. გადაიხადოთ ელექტროენერგიის წყაროს ამოწურვის უნდა არაუმეტეს 8-ე წუთზე.

touchscreens

მეცნიერთა გაგრძელდება შეისწავლონ graphene, შექმნა ახალი და შეუდარებელი რამ. ამდენად, ნახშირბადის nanomaterial იპოვა მისი გამოყენების წარმოების, რომელიც აწარმოებს სენსორული ეკრანები ფართო ეკრანზე. ტერმინი შეიძლება გამოჩნდება და მოქნილი მოწყობილობის ამ ტიპის.

მეცნიერებმა მიიღეს graphene ფურცელი არის მართკუთხა ფორმის და აღმოჩნდა, რომ ეს გამჭვირვალე ელექტროდი. მან ასევე მიიღო მონაწილეობა მუშაობის სენსორული, მნიშვნელოვნად ამცირებს გამძლეობა, გამჭვირვალობის, მოქნილობა, ეკოლოგიურობა და დაბალი ღირებულება.

მოპოვების graphene

2004 წლიდან, როდესაც ის გაიხსნა უახლესი nanomaterials, მეცნიერები არ აითვისა რიგი მეთოდების მისი მომზადება. თუმცა, ძირითადი ეს გზა ითვლება:

- მექანიკური exfoliation;
- epitaxial ზრდა ვაკუუმი;
- გაგრილების perofaznogo ქიმიური (გულ-სისხლძარღვთა დაავადებების პროცესი).

პირველი ამ სამი მეთოდები არის ყველაზე მარტივი. graphene წარმოების მექანიკური exfoliation არის სპეციალური პროგრამა, გრაფიტის რომ წებოვანი ზედაპირზე წებოვანი ლენტი. მას შემდეგ, რაც ამ ფონდის, როგორც ფურცელზე, დაიწყოს წარმართონ და unbend, ჰყოფს სასურველი მასალა. როდესაც ამ მეთოდის გამოყენების graphene მიიღოს უმაღლესი ხარისხის. თუმცა, ასეთი ქმედებები არ არის შესაფერისი მასობრივი წარმოება nanomaterials.

როდესაც მეთოდით epitaxial ზრდის წვრილი სილიციუმის ვაფლი გამოიყენება, ზედაპირზე ფენა, რომელიც არის სილიკონის კარბიდი. გარდა ამისა, ეს მასალა გათბობის დროს ძალიან მაღალი ტემპერატურა (1000 K). შედეგად ქიმიური რეაქცია გამოყოფილია სილიციუმის ატომის ნახშირბადის ატომების, რომელთაგან პირველი vaporize. შედეგად, ჩანაწერის რჩება სუფთა graphene. მინუსი ამ მეთოდის გამოყენების აუცილებლობა ძალიან მაღალი ტემპერატურა, რომელიც შეიძლება მოხდეს წვის ნახშირბადის ატომები.

ყველაზე საიმედო და მარტივი მეთოდი გამოიყენება მასობრივი წარმოება graphene, რომელიც გულ-სისხლძარღვთა დაავადებების პროცესში. ეს არის მეთოდი, რომლის ქიმიური რეაქცია შორის რკინის დაფარული კატალიზატორი და ნახშირწყალბადების აირები.

რომელიც აწარმოებს graphene?

დღემდე, უმსხვილესი კომპანია, აწარმოებს ახალი nanomaterial მდებარეობს ჩინეთში. სახელი მწარმოებელი - Ningbo morsh ტექნიკა. graphene წარმოების ისინი 2012 წელს დაიწყო.

მთავარი სამომხმარებლო nanomaterial არის კომპანია, Chongqing morsh ტექნიკა. Graphene გამოიყენოს იგი წარმოების გამტარ გამჭვირვალე ფილმები, რომლებიც ჩასმული შევიდა სენსორული ეკრანი.

შედარებით ცოტა ხნის წინ, ცნობილი კომპანია Nokia გაავრცელა პატენტის გამოსახულების სენსორი. როგორც ნაწილი ამ საჭირო არის რამდენიმე ფენების graphene ოპტიკური ინსტრუმენტია ელემენტს. ასეთი მასალა, რომელიც გამოიყენება სენსორები კამერები მნიშვნელოვნად ზრდის მათი მგრძობიარობა (1000-ჯერ). ამავე დროს დაფიქსირდა შემცირება ელექტროენერგიის მოხმარება. კარგი კამერა სმარტფონი ასევე შეიცავს graphene.

მომზადება შიდა გარემოს,

შესაძლებელია თუ არა, რომ graphene სახლში? გამოდის, დიახ! თქვენ უბრალოდ უნდა მიიღოს სამზარეულო ბლენდერში მოცულობა არანაკლებ 400 W, და დაიცვას მეთოდი შეიმუშავა ირლანდიური ფიზიკოსები.

როგორ მოხდა, რომ აწარმოოს graphene სახლში? ამ მიზნით, ბლენდერი თასი ჩაიღვარა 500 მლ წყალი და დასძინა, 10-25 მლ თხევადი სარეცხი და 20-50 გრამი დაქუცმაცებული ფურცლიდან. დამატებითი მოწყობილობა უნდა აწარმოებს საწყისი 10 წუთი ნახევარი საათით, სანამ გამოჩენა ამზადებდა graphene ფანტელები. შედეგად მასალა ექნება მაღალი გამტარობის, რომელიც საშუალებას მისცემს მისი გამოყენების ელექტროდების მზის საკნები. Graphene ასევე შეიძლება გაუმჯობესდეს თვისებების პლასტიკური წარმოებული შიდა გარემოს.

ოქსიდი nanomaterial

მეცნიერები აქტიურად კვლევაზე და graphene სტრუქტურა ისეთი, რომ შიგნით ან კიდეებს ნახშირბადის mesh ერთვის ან ჟანგბადის შემცველი ფუნქციური ჯგუფების (s) მოლეკულა. ეს მყარი Nano-ოქსიდი, რომელიც არის პირველი ორგანზომილებიანი სურათები, რომელიც არ მიაღწიეს ეტაპზე წარმოების. მდებარეობა nano- და microparticles ამ სტრუქტურის მეცნიერები სანტიმეტრი ნიმუშები წარმოებული.

ამდენად, graphene ოქსიდი ერთად ნახშირბადის diofilizirovannym ცოტა ხნის წინ მიღებული ჩინელი მეცნიერები. ეს არის ძალიან მსუბუქი მასალა სანტიმეტრი cube, რომელიც გაიმართება ფურცლები პატარა ყვავილების. მაგრამ ეს ახალი ნივთიერება, რომელშიც graphene ოქსიდი ერთი ყველაზე მყარი მსოფლიოში.

სამედიცინო დანიშნულების

Graphene ოქსიდი აქვს უნიკალური ქონება შერჩევით. ეს საშუალებას მისცემს ნივთიერება მოძიების ბიოსამედიცინო განცხადება. ასე რომ, მადლობა მუშაობის მეცნიერთა შესაძლებელი იყო, რომ გამოიყენოთ graphene ოქსიდი დიაგნოზი კიბოს. აღმოაჩინოს კიბოს ადრეულ ეტაპზე მისი განვითარების საშუალებას უნიკალური ოპტიკური და ელექტრო თვისებები nanomaterial.

ასევე graphene ოქსიდი საშუალებას მიზნობრივი მიწოდება ნარკოტიკების და დიაგნოსტიკა. საფუძველზე ამ მასალის სორბციული biosensors მიანიშნა, დნმ-ის მოლეკულა.

სამრეწველო განაცხადების

სხვადასხვა სორბენტებია საფუძველზე graphene ოქსიდი შეიძლება მიმართა ინფიცირებული dezaktsivatsii ბუნებრივი და ტექნოგენური ობიექტები. დაჭრილი აქტიური nanomaterial შეიძლება დამუშავება მიწისქვეშა და ზედაპირული წყლის, ნიადაგის და იღებენ მათ რადიონუკლიდური.

ფილტრები graphene ოქსიდის შეუძლია superchistotoy შენობაში, რომელიც აწარმოებს ელექტრონული კომპონენტები სპეციალური პროგრამები. უნიკალური თვისებები ეს მასალა შეღწევის ქიმიურ სფეროში ტექნოლოგია. კერძოდ, ეს შეიძლება იყოს მოპოვების რადიაციული მიმოფანტული და იშვიათი ლითონები. ამდენად, გამოყენების graphene ოქსიდი საშუალებას ამონაწერი ოქროს უხარისხო საბადოები.