Grafeeni ja sen soveltaminen. Löytö grafeenin. Nanoteknologia nykymaailmassa

Melko äskettäin Science and Technology on uusi alue, jota kutsutaan nanoteknologia. Näkymät vuodelle tässä lajissa ei ole vain valtava. He ovat kunnianhimoisia. Hiukkasen, kutsutaan "nano" on arvo, joka miljardisosaa osa mitään arvoa. Nämä koot voidaan kokoon verrattuna atomien ja molekyylien. Esimerkiksi, nanometrin kutsutaan yhden metrin miljardisosa.

Pääsuunta on uusi tieteenala

Nanoteknologia kutsutaan jotka manipuloida asia tasolla molekyylien ja atomien. Siksi tällä alalla tieteen kutsutaan myös molekyylitason tekniikkaa. Mikä antoi sysäyksen sen kehitykseen? Nanoteknologia nykymaailmassa on ilmestynyt ansiosta luentoja Richarda Feynmana. Siinä tutkija on osoittanut, että ei ole mitään esteitä luomiseen asioita suoraan atomeista.

Keinot tehokas manipulointi pieniä hiukkasia kutsutaan kokoajan. Tämän molekyylisulan nanomachine, joita voidaan käyttää rakentaa mitä tahansa rakennetta. Esimerkiksi, kokoajan voidaan kutsua luontaiseksi ribosomien syntetisointi proteiini eläviin organismeihin.

Nanoteknologia nykymaailmassa eivät ole vain yhden alueen asiantuntemusta. Ne edustavat laaja tutkimus liittyy suoraan monia perustavanlaatuisia Sciences. Joukossa ovat fysiikan, kemian ja biologian. Tiedemiesten mukaan nämä tieteet on tehokkain sysäyksen kehittämiseen taustanaan tulevan Nanotech vallankumous.

soveltamisalansa

Luetella kaikki inhimillisen toiminnan, jossa nanoteknologiaa käytetään nykyään, on mahdotonta, sillä hyvin vaikuttava lista. Joten, joiden avulla tämä tieteen tuotetaan:

- laitteet supertiiviin tallennuksen tietoja;
- erilaiset laitteet;
- anturit, aurinkokennot, puolijohde transistorit;
- tiedotus, laskenta- ja tietotekniikka;
- nanoimprint ja nanolithography;
- laitteet energian varastoimiseksi, ja polttokennot;
- puolustus-, avaruus- ja ilmailualan sovelluksia;
- bioinstrumentary.

Tämän tieteellisen nanoteknologian Venäjällä, USA: ssa, Japanissa ja useissa Euroopan maissa, joissa on rahoitusta myönnetään vuosittain. Tämä johtuu siitä, että laaja kehitysnäkymiä Tämän pallon tutkimusta.

Nanoteknologia kehittyy Venäjällä mukaan liittovaltion tavoiteohjelmaan, joka tarjoaa paitsi suuria taloudellisia kustannuksia, mutta myös kuljettaa paljon suunnittelun ja tutkimuksen toimintatapaan. Tavoitteiden saavuttamiseksi menossa yhdistää ponnisteluja eri tieteen ja teknologian järjestelmät tasolla kansallisten ja monikansalliset yritykset.

uutta materiaalia

Nanotekniikan tutkijat ovat voineet tuottaa hiili levy vaikeampaa kuin timantti, jonka paksuus on vain yksi atomi. Se koostuu grafeenin. Se on ohuin ja vahvin materiaali maailmankaikkeudessa, joka lähettää sähköä paljon paremmin kuin pii sirujen.

Löytö grafeenin on todellinen vallankumouksellinen tapahtuma, joka mahdollistaa suuria muutoksia elämässämme. Tämä materiaali on niin ainutlaatuinen fyysiset ominaisuudet, joka muuttaa ihmisen luonnetta asioihin ja aineita.

Historia löytö

Grafeeni on kaksiulotteinen kide. Sen rakenne on kuusikulmainen ristikko, joka koostuu hiiliatomeista. Teoreettiset tutkimukset grafeenin alkoi kauan ennen saada hänen todellinen malleja, sillä tämä materiaali on perusta rakentaa kolmiulotteisen Grafiittikiteeseen.

Jopa 1947 G. P. Volles hänellä on joitakin ominaisuuksia grafeenin, osoittaa, että sen rakenne on samanlainen metallien, ja jotkut samanlaiset ominaisuudet kuin ultra-relativistinen hiukkaset, neutriinot ja massattoman fotonit. Kuitenkin uusi materiaali on tiettyjä merkittäviä eroja, jotka tekevät siitä ainutlaatuisen luonteensa. Mutta vahvistusta näistä havainnoista saatiin vasta vuonna 2004, jolloin Konstantin Novoselov ja Andrey Geim saatiin ensin hiili vapaassa tilassa. Tämä uusi aine on nimeltään grafeeni, ja oli merkittävä löytö tutkijat. Etsi tuotetta voi olla lyijykynällä. Sen grafiittia sauva koostuu useista kerroksista grafeenin. Miten lyijykynän jättää jälkensä paperille? Tosiasia on, että huolimatta ytimen lujuuteen komponenttien kerrokset, on erittäin heikko yhteys niiden välillä. Ne ovat erittäin helppo pudota kosketuksissa paperiin, jättäen trail kirjallisesti.

Käyttämällä uutta materiaalia

Tutkijoiden mukaan anturit, jotka perustuvat grafeeni, pystyä analysoimaan voimaa ja lentokoneen kunto, sekä ennustaa maanjäristyksiä. Mutta vain, jos materiaali tällaiset ominaisuudet jättävät upea seinä laboratorioissa selvinnyt käytännön soveltamista kehitetään suuntaan aineen. Tällä hetkellä päivä, kemistit, fyysikot ja sähköinsinöörit ovat jo kiinnostuneita ainutlaatuisia ominaisuuksia grafeenin. Kun vain muutama gramma ainetta voidaan kattaa alueen, joka vastaa jalkapallokenttä.

Grafeeni ja sen soveltaminen, joita pidetään mahdollisesti tuottamaan kevyt satelliittien ja lentokoneiden. Tällä alueella, uusi materiaali voi korvata hiilikuitujen että komposiittimateriaalit. Nanomateriaaleja sijasta voidaan käyttää piin transistorit ja sen toteuttamista muovi antaa sille sähkönjohtavuutta.

Grafeeni ja sen käyttöä pidetään asioissa anturin valmistuksessa. Nämä laitteet muodostuvat pohjalta uusimman materiaalin pystyy havaitsemaan vaarallisin molekyyli. Mutta käyttö Nano-jauheita tuotannossa sähköpattereita ajoittain lisätä niiden tehokkuutta.

Grafeenin ja sen soveltaminen käsitellään optoelektroniikassa. Uuden materiaalin osoittautua erittäin kevyt ja kestävä muovi, josta kontit mahdollistaa muutaman viikon ruoka pysyy tuoreena.

Grafeeni ja sen odotetaan valmistaa läpinäkyvä johtava pinnoite vaaditaan näytöt, aurinkopaneelit ja vahvemman ja kestävät mekaaniset vaikutukset tuulivoimalaa.

Pohjainen nanomateriaalin on parempi urheiluvälineet, lääketieteellisten implanttien ja supercapacitors.

Myös grafeeni ja sen soveltaminen merkitystä:

- korkean taajuuden suuritehoisille elektronisia laitteita;
- keinotekoisen kalvon, joka erottaa kaksi säiliössä;
- parannetaan johtavuus eri materiaalien ominaisuuksista;
- luodaan näyttö orgaaninen valoa emittoiva diodi;
- nopeutettu uusien tekniikoiden DNA: n sekvensointi;
- parantaminen nestekidenäyttöjä;
- ballistinen transistorit.

Käytön autoteollisuudessa

Tutkijoiden mukaan erityisiä energia lähestyy grafeenin 65 kWh / kg. Tämä luku on 47 kertaa suurempi kuin se, joka ovat niin yleisiä nykyään litium-ioni-akkuja. Tämä tosiasia, tutkijat ovat käyttäneet luoda uuden sukupolven laturit.

Grafeenin polymeeri akku - laite, jonka avulla suurin sähkötehon pidätetään tehokkaasti. Tällä hetkellä työtä se toteutetaan tutkijat monissa maissa. Merkittävää edistystä saavutettiin Espanjan tutkijat tässä asiassa. Grafeeni-polymeeri-akku, he loivat on energiankulutus, satoja kertoja suurempi kuin vastaava luku nykyisten akkujen. He käyttävät sitä varustamaan sähköautoja. Kone, joka on asennettu grafeeni akku, voivat matkustaa pysähtymättä tuhansia kilometrejä. Ladattava sähköenergian lähde, kun uupumus tulee enintään 8 minuuttia.

kosketusnäyttöjä

Tutkijat edelleen tutkia grafeeni, luoda uusia ja vertaansa vailla asioita. Siten, hiili nanomateriaali on löytänyt sovellus tuotannon, joka tuottaa kosketusnäytöt laajakuva. Termi voi esiintyä ja joustava tämän tyyppiseen laitteeseen.

Tutkijat saivat grafeenilevy on suorakaiteen muotoinen ja muutti sen läpinäkyvä elektrodi. Hän on osallistunut työhön kosketusnäyttö, mikä vähentää kestävyys, avoimuus, joustavuus, ympäristöystävällisyys ja alhaiset kustannukset.

hankitaan grafeeni

Vuodesta 2004, jolloin se avattiin uusin nanomateriaaleja, tutkijat oppinut useita menetelmiä sen valmistamiseksi. Kuitenkin alkeellisinta näistä tavoista pidetään:

- mekaaninen kuorinta;
- kasvuprosessin tyhjiössä;
- jäähdytys perofaznogo kemiallinen (CVD-prosessi).

Ensimmäinen näistä kolmesta menetelmästä on yksinkertainen. grafeenin tuotanto mekaaninen kuorinta on erityinen sovellus grafiitin liiman pinnalle teipillä. Tämän jälkeen perusta, kuten paperille, alkavat taipua ja suoristua, erottamalla haluttua materiaalia. Kun tätä menetelmää grafeeni saada korkealaatuisia. Tällaiset toimet eivät sovellu massatuotantoon nanomateriaaleja.

Kun käytetään menetelmää epitaksikasvatusta ohuiden piikiekkojen käytetään, pintakerroksen, joka on piikarbidi. Edelleen, tämä materiaali kuumennetaan erittäin korkeaan lämpötilaan (1000 K). Seurauksena kemiallisia reaktioita erotetaan pii hiiliatomia atomia, joista ensimmäinen höyrystyvät. Tämän seurauksena levy pysyy puhtaana grafeenin. Haittana tässä menetelmässä on, että on välttämätöntä käyttää erittäin korkeita lämpötiloja, mikä voi tapahtua palamisen aikana hiiliatomia.

Luotettavin ja yksinkertainen menetelmä, jota käytetään massatuotantoon grafeenin, CVD--prosessi. Se on menetelmä, jossa kemiallinen reaktio metalli-Päällystetty katalyytti ja hiilivetykaasujen.

Joka tuottaa grafeeni?

Tähän mennessä suurin yritys, tuottaa uuden nanomateriaalin sijaitsee Kiinassa. Nimi valmistajan - Ningbo Morsh Technology. grafeeni tuotanto alkoi vuonna 2012.

Pääasiallinen kuluttaja nanomateriaalin on yritys Chongqing Morsh Technology. Grafeenin käyttää sitä tuotantoon johtavan läpinäkyvän kalvoja, jotka työnnetään kosketusnäyttö.

Melko äskettäin, tunnettu yritys Nokia on antanut patentin kuvakennon. Osana tätä kaivattua on muutama kerros grafeenin optinen laite elementti. Tällaista materiaalia, jota käytetään antureiden kameroiden lisää huomattavasti niiden herkkyys (jopa 1000 kertaa). Samalla havaittiin sähkönkulutus alenee. Hyvä kamera älypuhelin sisältää myös grafeenin.

Valmistelu kotiympäristössä

Onko mahdollista tuottaa grafeenin kotona? On käynyt ilmi, kyllä! Sinun tarvitsee vain ottaa keittiötehosekoittimella kapasiteetti on vähintään 400 W, ja seuraa kehittämällä menetelmällä Irlannin fyysikot.

Miten tuottaa grafeeni kotona? Tätä tarkoitusta varten sekoitin kuppi kaadettiin 500 ml: aan vettä lisäämällä 10-25 ml nestemäistä puhdistusainetta ja 20-50 g murskattua savi. Lisäksi laitteen pitäisi ajaa 10 minuutista puoli tuntia, kunnes ulkonäkö lietteeseen grafeenihiutaleita. Saatu materiaali on korkea johtavuus, joka sallisi sen käytön elektrodien aurinkokennoja. Grafeeni voi myös parantaa ominaisuuksia muovin tuotettu kotiympäristössä.

oksidi nanomateriaalina

Tutkijat aktiivisesti tutkimukseen ja grafeenilla rakenne siten, että sisällä tai reunojen hiilen verkko on kiinnittynyt tai happea sisältäviä funktionaalisia ryhmiä (t) molekyylin. Tämä kiinteä Nano-oksidi, joka on ensimmäinen kaksiulotteinen kuvia, jotka ovat edenneet kaupallisen tuotannon. Nanorakenne- ja mikropartikkelit tämän rakenteen tutkijat senttimetrin valmistetut näytteet.

Siten, grafeenikerroksen oksidi yhdessä hiilen diofilizirovannym saatiin jokin aika sitten kiinalaiset tutkijat. Tämä on erittäin kevyt materiaali senttimetri kuutio joka pidetään terälehdet pienen kukan. Mutta tämä uusi aine, jossa grafeeni oksidi on yksi vahvimmista koko maailmassa.

biolääketieteen sovellukset

Grafeeni oksidi on ainutlaatuinen ominaisuus selektiivisyyden. Tämä mahdollistaa sen, että aine löytää biolääketieteen sovellus. Joten, kiitos tutkijoiden työtä oli mahdollista käyttää grafeenin oksidi diagnosointiin syövän. Syövän havaitsemiseen varhaisessa kehitysvaiheessa mahdollistavat ainutlaatuinen optinen ja sähköiset ominaisuudet nanomateriaalin.

Lisäksi grafeeni oksidi mahdollistaa kohdennetun lääkeaineiden ja diagnostiikka. Perusteella tämän materiaalin ovat sorptio biosensorit osoittaa DNA-molekyylin.

teolliset sovellukset

Eri sorbentteja perustuu grafeenin oksidi voidaan levittää tartunnan dezaktsivatsii luonnon ja ihmisen esineitä. Leikkaus aktiivisen nanomateriaalin voi käsitellä pohjaveden ja pintaveden, maaperän ja clearing ne radionuklidi.

Suodattimet grafeenin oksidi voi tarjota superchistotoy tilat, joka tuottaa elektronisia komponentteja erityisiä sovelluksia. Ainutlaatuisia ominaisuuksia tämän materiaalin tunkeutuu hieno kemian alalla tekniikkaa. Erityisesti tämä voi olla uuttamalla radioaktiivisen hajallaan ja harvinaiset metallit. Siten, käyttö grafeenin oksidi avulla poimia kullan erottamiseksi-malmeja.