Grafenoa eta bere aplikazioa. grafenoa aurkikuntza. mundu modernoaren Nanoteknologia

Nahiko zientzia eta teknologiako berriki eremu berri bat, nanoteknologia deitzen da. diziplina horretarako Itxaropenak ez da bakarrik zabala. handinahia dira. partikula hauek, to "nano" aipatzen edozein balio frakzio bat billionth bat berdina balioa da. Tamaina hauek bakarrik alderatu daiteke atomo eta molekulak tamaina. Adibidez, nanometro bat metro baten bat-billionth deritzo.

zientzia-eremu berri norabidea nagusia

Nanoteknologia molekula eta atomo mailan materia manipulatzeko dutenak deitu. Hortaz, zientziaren arlo honetan ere deitzen teknologia molekularreko. Zein izan zen bere garapenerako bultzada? mundu modernoaren Nanoteknologia eskerrik agertu hitzaldiak den Richarda Feynmana. Bertan zientzialaria frogatu du ez direla gauza sortzea zuzenean atomo batetik oztopo ez.

mihiztatze izeneko partikula txiki-txiki manipulazioa eraginkorra esan nahi du. nanomachine molekularreko Hau, edozein egitura eraikitzeko erabil daiteke. Adibidez, mihiztatze deitu daiteke ribosome natural proteina sintetizatzen bizidunetan.

mundu modernoaren Nanoteknologia ez dira espezializazio eremu bakar bat besterik ez. zuzenean oinarrizko asko zientzietan lotutako ikerketa esparrua zabal bat ordezkatzen dute. Horien artean daude, fisika, kimika eta biologia. Zientzialarien arabera, zientzia hauek datozen nanotech iraultza atzean aurka garapenari bultzada indartsuena izango dute.

aplikazio-eremuan

Zerrenda giza jarduerak, non nanoteknologia erabiltzen da gaur egun, ezinezkoa da, izan ere, oso ikusgarria zerrenda da esparru guztietan. Beraz, zientziaren arlo laguntzarekin ekoizten dira:

- Grabazio superdense edozein informazio gailuak;
- hainbat ekipamendu;
- sentsoreak, eguzki-zelulak, semiconductor transistoreak;
- informazioa, informatika eta informazio teknologia;
- ustez izango eta Nanolitografia;
- energia gordetzeko gailuak, eta erregai zelulak;
- defentsa, espazioa eta abiazio aplikazioak;
- bioinstrumentary.

nanoteknologiaren arloan zientifiko honek Errusia, AEB, Japonia eta finantzaketa gehiagorekin Europako hainbat herrialdetan On urtero-urtero esleitu. Hau da, ikerketa esparruan honen garapena irtenbideak zabala dela eta.

Nanoteknologia da Errusian garatzeko Federaleko helburu programa, finantza-kostuak ez bakarrik handia ematen arabera, baina baita diseinu eta ikerketa lanak kopuru handi bat egitea. helburuak hainbat sistema zientifiko eta teknologikoen ahaleginak batzeko Nazio eta multinazionalak mailan gertatzen lortzea.

material berria

Nanoteknologia gaituta zientzialariak karbono plaka bat diamante horren lodiera atomo bakarra dago baino gogorragoa ekoizteko. osatzen grafenoa da. unibertsoan, eta horrek elektrizitatea askoz transmititzen silicon ordenagailu patata frijituak baino hobeto materiala thinnest eta indartsuena da.

grafenoa aurkikuntza benetako gertaera iraultzaile bat, eta horrek askoz aldaketa gure bizitzetan aukera emango da. Material hau propietate fisiko hain berezia dela funtsean giza gauzak eta substantzien izaera aldatzen da.

Aurkikuntza historia

Graphene bi dimentsioko kristal bat da. Bere egitura hexagonal sare bat karbono atomoz osatua da. grafenoaren ikasketak teorikoa hasi luze bere benetako diseinuak lortzean, geroztik material hori hiru dimentsioko grafito kristal bat eraikitzen oinarria da aurretik.

Nahiz eta 1947 G. P. Volles ere grafenoa propietate batzuk ditu, bere egitura antzeko metalak, eta ezaugarri batzuk ultra-erlatibista partikula, neutrinoen eta massless fotoiak antzekoak da egiaztatzen. Hala ere, material berria badira zenbait ezberdintasun esanguratsuak berezia bere izaera atalean egin direla. Baina aurkikuntza hauek berrespena lortu zen bakarrik 2004an, noiz Konstantin Novoselov eta Andrey Geim zen lehena doan egoera karbono lortutako. Substantzia berri hau deitzen da grafenoa, eta aurkikuntza zientzialari handiak izan zen. Aurki elementu hau arkatza izan daiteke. Bere grafito hagaxka da grafenoa geruza bat baino gehiago osatzen dute. Nola ez arkatza paper gaineko aztarna uzten? Izan ere, hori core geruza osagaiak indarra izan arren, ez dago haien arteko lotura oso ahula da. Oso erraza paper kontaktuan erori dira, ibilbide bat utzi idatziz.

material berriak erabiliz

Zientzialarien arabera, diren grafeno oinarritzen sentsore, izan indarra eta egoera hegazkinaren aztertzeko, baita lurrikarak aurreikusteko gai. Baina bakarrik propietate hala nola materiala utziko harrigarri horma-laborategi bihurtu argi aplikazio praktikoa egingo substantzia norabidean garatzeko. Gaur egun , egun, kimikariak, fisikariak eta ingeniari elektriko grafenoa gaitasun berezia interesa daude dagoeneko. Ondoren substantzia gramo gutxi batzuk estalita egon daiteke lurraldea, futbol zelai baten berdina.

Grafenoa eta bere aplikazioa potentzialki arin satelite eta hegazkin ekoizten jotzen. Arlo horretan, material berriak ordezkatu ahal karbono-zuntz batean material konposatuetan. Nanomaterialak erabil daiteke ordez siliziozko transistore eta bere plastikozko ezartzea eroankortasun elektrikoa ematen du.

Grafenoa eta bere erabilera dira gaietan sentsore-fabrikazioan jotzen. Gailu hauek azken material oinarrituz sortzen dira arriskutsuena molekula detektatu ahal izango dute. Baina Nano-hautsak erabilera bateriak elektrikoa ekoizteko batzuetan haien eraginkortasuna areagotzeko.

Grafenoa eta bere aplikazioa optoelektronica eztabaidatu. material berrien txanda izango da plastikozko oso arin eta iraunkorrak bertatik edukiontziak izango food fresko mantentzeko aste batzuk onartzeko.

grafenoa eta erabilera eroale estaldura gardena monitoreak, eguzki panelak beharrezkoak eta fabrikatzeko espero da indartsuagoa eta aerosorgailuak ondorioak mekanikoa aurrean erresistentzia bat.

Oinarritutako nanomaterial hobea kirol ekipamenduak, mediku inplanteen eta superkondentsadoreak izango dute.

Era berean, grafenoa eta bere aplikazioa garrantzitsuak:

- maiztasun handiko potentzia handiko gailu elektronikoak;
- mintza artifiziala depositua bi likido bereizten;
- Eroankortasun hainbat materialen propietate hobetzea;
- argi organiko diodo igorle pantaila bat sortuz;
- azeleratu DNA sekuentziatzeko teknika berrien garapena;
- kristal likido pantailetan hobetzea;
- ballistic transistoreak.

automobilgintza erabilera

Ikertzaileen arabera, energia espezifikoa grafenoa 65 kWh / kg hurbiltzen. Kopuru hori bat dela hain ohikoa gaur egun litio-ioizko bateriak baino 47 aldiz handiagoa da. Izan ere, hau, zientzialari kargagailuak belaunaldi berri bat sortzeko erabili dituzte.

Graphene polimerozko bateria - bitartez gailu horietatik energia elektrikoa gehienez modu eraginkorrean atxiki. Gaur egun, bertan lan egiten da ikertzaileen herrialde askotan. aurrerapen esanguratsuak lortu Espainiako zientzialariek gai honetan. Graphene-polimerozko bateria, energia kontsumoaren ditu ehunka aldiz, dauden bateriak antzeko zifra bat baino handiagoa sortu dute. erabili dute ibilgailu elektrikoa hornitzea. Makina, bertan instalatzen da grafenoa bateria, milaka gelditzen kilometroko gabe bidaiatzeko. energia elektrikoa iturria denean nekea beharko 8 minutu baino gehiago ez kargatzeko.

touchscreens

Zientzialariek jarraitzeko grafenoa arakatzeko, gauza berriak eta paregabeko bat sortuz. Horrela, karbono nanomaterial du bere aplikazioa ekoizpen ukimenezko pantailak ekoizten dituen pantaila zabal batekin aurkitu du. terminoa ager daiteke, eta mota honetako gailu malgua.

Zientzialariek lortu grafenoa orri bat forma angeluzuzena da eta gaurkoan elektrodo gardenak batean. Halaber ditu ukipen-pantaila lana parte hartu du, asko iraunkortasuna, gardentasuna, malgutasuna, adiskidetasuna ingurumen eta kostu txikiko murriztuz.

lortzea grafenoa

2004an, noiz ireki zen nanomaterialak berriena geroztik, zientzialariek bere prestatzeko metodo zenbaki bat masterizatu. Hala ere, gehienetan modu horietako oinarrizko jotzen dira:

- exfoliation mekanikoak;
- epitaxial hutsean hazkunde;
- kimiko perofaznogo hozte (CVD-prozesua).

Hiru metodo horietako lehena errazena da. exfoliation mekaniko grafenoaren ekoizpena grafito aplikazio berezi bat zinta itsasgarri azalera itsasgarri da. fundazio honen ondoren, paper orri bat bezala, hasi makurtu eta irriño, nahi den materiala bereizten. aplikatuz Noiz metodoa grafenoa honek kalitate handiena lortzea. Hala ere, ekintza horiek ez dira nanomaterialen ekoizpen masa egokia.

mehe silizio eragiten hazkundea epitaxial metodoa erabiltzen denean erabiltzen dira, azalera geruza bertan silizio karburoa da. Gainera, material honen tenperatura oso altua (1000 K) berotzen ari da. Erreakzio kimiko baten ondorioz silicon karbono atomoz atomo, lehenengoa vaporize bereizi bezala. Ondorioz, errekorra grafenoa hutsa izaten jarraitzen du. Metodo honen desabantaila oso tenperatura altuak, eta horrek karbono atomoz errekuntzan gerta daiteke erabilita beharra dago.

fidagarriena eta erraza metodoa grafenoa, CVD-prozesu baten ekoizpen masa egiteko erabiltzen da. metodo bat da, eta bertan metal-ekin estalitako katalizatzaile eta hidrokarburo gasen arteko erreakzio kimikoa.

Zein grafenoa ekoizten?

Orain arte, enpresa handiena, ekoizten nanomaterial berria da Txina dago. fabrikatzailearen izena - Ningbo Morsh Teknologia. grafenoaren ekoizpena hasi zen 2012an zuten.

nanomaterial du kontsumo nagusia enpresa batean Chongqing Morsh Technology da. Grafenoa erabili, film gardena eroale dira, ukipen pantaila batean sartuko ekoizteko.

Duela gutxi, ezagun bat konpainiaren Nokia irudi-sentsore buruzko patente bat igorri du. hau askoz-beharrezko zati gisa grafenoa optiko-tresna elementu geruza gutxira dago. kamera sentsore erabilitako material bat, besteak beste asko bere sentsibilitatea handitzen (1000 aldiz gehienez). Aldi berean ikusitako elektrizitatearen kontsumoa murrizteko. telefonoak kamera Good ere eduki beharko grafenoa.

etxeko ingurune baten prestaketa,

Al da grafenoa ekoizteko etxean posible? Bihurtzen da, bai! besterik sukaldea irabiagailuan ez 400 baino gutxiago W edukiera hartu, eta Irlandako fisikariak garatutako metodoa jarraitu behar duzu.

Nolatan ekoizteko grafenoa etxean? Horretarako irabiagailuan kopa isurtzen zen 500 ml ur 10-25 edozein detergente likido ml eta 20-50 arbel xehatu gramo gehituz. Aurrerago gailua 10 minutu, ordu erdi bat arte behar da exekutatu, grafenoa malutak minda baten itxura izan arte. Lortutako materiala eroankortasun handiko bat bere eguzki-zelulak elektrodoak erabiltzeko aukera litzateke izango. Graphene etxeko ingurunea ekoiztu plastikozko propietate ere hobe dezake.

oxidoa nanomaterial

Zientzialariek aktiboki ikertu eta grafenoaren egitura esaterako barruan edo karbono sare ertzetan hori erantsita edo oxigeno-duten talde funtzionala (k) molekularen. solidoa Nano-oxidoa Hau horietako lehen bi dimentsioko irudiak, eta horrek ekoizpen komertzial etapa iritsi da. nano eta microparticles egitura honen zientzialariek zentimetro ekoiztu laginak.

Horrela, grafenoa karbono diofilizirovannym konbinatuta oxidoa duela gutxi Txinako zientzialariak lortutako. Hau oso arin material zentimetro kubo bat den lore txiki baten petaloak ospatuko da. Baina substantzia berri hau, eta bertan grafeno oxidoa gehien munduan solidoa bat da.

biomedikoa aplikazioetan

oxidoa Graphene selektibitatea jabetza berezia du. Hau substantzia biomedikoa aplikazio bat aurkitu ahal izango dira. Beraz, zientzialarien lanari esker posible izan da grafenoa oxidoa erabili minbiziaren diagnosia egiteko. Detektatu minbizia bere garapenaren hasieratik nanomaterial propietate optiko eta elektrikoak berezia onartzeko.

Era oxidoa grafenoa norakoak drogak eta diagnostiko entregatzeko aukera ematen du. Material hau oinarrituta daude sorption biosentsoreak, DNA molekularen seinalatuz.

industria-aplikazioak

oinarritutako grafeno oxidoa hainbat sorbents egon kutsatutako dezaktsivatsii naturalak eta gizakiak egindako objektuei aplikatzea. nanomaterial aktiboaren ebaki A lurpeko eta azaleko ura, lurra eta horiek kentzeagatik erradionuklidoa batetik prozesatu daiteke.

grafeno oxidoa batetik iragazkiak superchistotoy lokalak, zein osagai elektronikoak ekoizten aplikazio berezietarako eman dezake. Material honen ezaugarri berezia izango fin esfera kimiko teknologia sartzea. Bereziki, hau sakabanatutako eta arraroa erradioaktiboa metalak erauzteko daitezke. Horrela, grafeno oxidoa erabiltzeko aukera ematen behe-mailako mineral batetik urrea erauzteko.