Graphene ва истифодаи он. Дар кашфи graphene. Нанотехнология дар ҷаҳони муосир

Нисбатан ба наздикӣ дар илм ва технология дар як минтақаи нав, даъват нанотехнология аст. Дурнамои барои ин интизоми аст, танҳо бузург нест. Онҳо фарогиранда мебошанд. Ба зарра, чун «нанотехнология» номида мешавад, ба арзиши як billionth як фраксияи ягон арзиши баробар аст. Ин андозаи метавонад танҳо ба андозаи атоми ва молекулаҳои муқоиса намуданд. Масалан, як nanometer аст, як-billionth аз як метр номида мешавад.

Самти асосии соҳаи нави илм

Нанотехнология онҳое, ки чун бухгалтер кор масъала дар сатҳи молекулаҳои ва атоми номида мешавад. Аз ин рӯ, дар ин самт бо илм низ технологияи молекулавӣ номида мешавад. такони барои рушди он дар чӣ буд? Нанотехнология дар ҷаҳони муосир ба шарофати лексияҳо пайдо Richarda Feynmana. Дар он олими собит намуд, ки ягон монеа ба эҷоди чиз бевосита аз атоми нест.

Маънои онро дорад, ки барои сӯистеъмоли самараноки зарраҳои ночизи номида assembler. Ин nanomachine молекулавӣ, ки метавонад истифода шавад барои сохтани ягон иншоот. Барои мисол, assembler метавон ном ribosome табиӣ synthesizing сафедаи дар организмҳои зинда.

Нанотехнология дар ҷаҳони муосир танҳо як фазои ягонаи экспертизаи нест. Онҳо намояндагӣ доираи васеи илмию бевосита ба бисёр илмҳои бунёдии вобаста аст. Баъзе аз онҳо физика, кимиё ва биология. Ба гуфтаи олимон, ин илм хоҳад такони бештар ба рушди зидди бадбахтиҳо инқилоби nanotech оянда доранд.

соҳаи истифодаи

Рӯйхат ҳамаи соҳаҳои фаъолияти инсон, ки дар он имрӯз нанотехнология истифода бурда мешавад, ба он имконнопазир аст, зеро аз рӯйхат хеле таъсирбахш. Ҳамин тавр, бо ёрии ин соҳаи илм истеҳсол мешаванд:

- дастгоҳҳои барои сабт superdense ягон маълумот;
- техникаи гуногун;
- санҷанда, офтобӣ, транзистор нимноқилҳо;
- иттилоот, компютер ва технологияҳои иттилоотӣ;
- nanoimprint ва nanolithography;
- дастгоҳҳои барои нигоьдории энергетика ва ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ;
- мудофиа, фазо ва соҳаи ҳавопаймоиро низ барномаҳо;
- bioinstrumentary.

Дар ин соҳаи илми нанотехнология дар Русия, ИМА, Ҷопон ва як қатор кишварҳои Аврупо бо маблағгузории беш аз як сол ҷудо карда мешавад. Ин аст сабаби ба дурнамои васеи барои рушди ин соҳаи тадқиқот.

Нанотехнология рушд дар Русия аз рӯи барномаи мақсадноки федералии, таъмин менамояд, ки на танњо харољоти бузурги молиявӣ, балки низ гузаронидани миқдори зиёди лоиҳакашӣ ва тадқиқотӣ корҳои. Барои ноил шудан ба ҳадафҳои рафтан ба муттаҳид кардани кӯшишҳои системаҳои гуногуни илмӣ-техникӣ дар сатҳи миллӣ ва корпоратсияҳои фаромиллии.

маводи нав

Нанотехнология олимон имкон доранд, ба истеҳсоли судї карбон зиёдтар аз алмос, ки ғафсӣ танҳо як заррае аст. Он аз graphene иборат аст. Ин thinnest ва қавитарин моддӣ дар олам, ки интиқоли нерӯи барқ хеле беҳтар микросхемаҳои компютер кремний аст.

Дар кашфи graphene чорабинии инқилобӣ воқеӣ, ки ба тағйирёбии қадар дар ҳаёти мо имкон аст. Ин мавод хосиятҳои физикӣ, то беназир аст, ки куллї табиати инсон чизҳои ва моддаҳои тағйир аст.

Таърихи Кашфи

Graphene як булӯр ду-ченака аст. Сохтори он як lattice hexagonal иборат аз атоми карбон аст. тадқиқотҳои назариявӣ аз graphene хеле пеш гирифтани тарҳҳои аслиаш, зеро ин мавод асос барои сохтмони булӯр graphite се-ченака аст, оғоз намудааст.

Ҳатто дар соли 1947 Г. P. Volles ӯ баъзе аз хосиятҳои graphene, исбот мекард, ки сохтори он металлҳои монанд, ва баъзе хусусиятҳои монанд ба онҳое ки аз зарраҳои ултра-релятивистї, neutrinos ва photons massless аст. Бо вуҷуди ин, маводи нав мебошанд фарќияти назаррас муайян, ки он дар табиат худ беназир аст. Аммо тасдиқи ин бозёфтҳои танҳо дар соли 2004 ба даст оварда буд, вақте Константин Novoselov ва Андрей Гейм аввал аз тарафи гази карбон дар давлати озод гирифта шуда буд. Ин ҷавҳари нав номида graphene, ва олимони бузурги кашфи буд. Пайдо кардани ин адад метавонад бо қалам бошад. асои graphite он аст, то аз қабатҳои зиёди graphene дод. Чӣ тавр қалам баргҳо як тамға ба коғаз? Он аст, ки, сарфи назар аз қуввати ҷузъҳои асосии қабатҳои, аст, пайванди хеле заиф дар миёни онҳо вуҷуд дорад. Онҳо хеле осон дар иртибот бо коғаз афтод ҳастанд, тарк як гашти дар шакли хаттї.

Бо истифода аз маводи нав

Ба гуфтаи олимон, ва санҷандаҳои, ки дар асоси graphene, қодир ба таҳлил қувват ва ҳолати ҳавопаймо, инчунин барои пешгӯии заминларза мешавад. Аммо танҳо вақте моддӣ бо чунин хосиятҳои тарк хоҳад кард лабораторияҳои девори соъиқаи табдил равшан истифодаи амалии дар самти моддањои таҳия хоҳад кард. Дар айни замон рӯз, chemists, физикҳо ва муҳандисони барқӣ аллакай манфиатдор дар имкониятҳои беназири graphene. Баъд аз ҳамагӣ чанд грамм маводи метавонад қаламрави, ба майдони футбол баробар фаро гирифта шудаанд.

Graphene ва истифодаи он эҳтимолан дар истеҳсоли моҳвораҳои қабул намояд ва ҳавопаймоҳо ба шумор меравад. Дар ин самт, ба маводи нав метавонад иваз нахи карбон дар маводи таркибии. Nanomaterials мумкин аст ба ҷои транзистор кремний истифода ва татбиќи он дар пластикӣ ба он гузаронандагии барқ дод.

Graphene ва истифодаи он дар истеҳсолот масъалаҳои санҷандаҳо ба шумор меравад. Ин дастгоҳҳо дар асоси охирин моддӣ ташкил қодир ба ошкор намудани молекулаи аз ҳама хатарноки хоҳад буд. Аммо истифодаи Nano-зарраҳои дар истеҳсоли батареяҳои барқӣ баъзан барои баланд бардоштани самаранокии онҳо.

Graphene ва истифодаи он дар optoelectronics муҳокима қарор доданд. Аз маводи нав рӯй берун пластикӣ хеле қабул намояд ва пайдарпай, ки аз он зарфњои барои чанд ҳафта имкон медиҳад, ки барои нигоҳ доштани тару ғизо.

Истифодаи graphene ва дар назар аст, ки ба истеҳсоли як ќабати катонро шаффоф барои мониторҳо, панелҳои офтобӣ ва як қавитар ва ба таъсири механикӣ турбинаҳо боди тобовар бештар.

nanomaterial асоси таҷҳизоти варзишӣ беҳтар, implants тиббӣ ва supercapacitors доранд.

Ҳамчунин, graphene ва истифодаи он марбут ба:

- дастгоҳҳои баландбасомад баланд-қувваи электронӣ;
- пардаи сунъӣ ҷудо ду моеъ дар зарфи;
- беҳтар намудани хосиятҳои гузаронандагии маводҳои гуногун;
- фароҳам овардани Намоиши оид ба нури органикӣ нӯрпошӣ diode;
- зудамалкунанда рушди техникаи нави мураттабии ДНК;
- такмили намоиши моеъ;
- транзистор ballistic.

Истифодаи дар саноати автомобилӣ

Ба гуфтаи муҳаққиқон, энергияи махсус фаро расад, ки graphene 65 кВт / кг. Ин рақам аст, 47 маротиба зиёдтар аз касе, ки ҳоло батареяҳо литий-ion, то маъмул аст. Ин асл, олимон истифода сохтани насли нави пуркунандаҳои батареяро гиред.

батарея полимерӣ Graphene - дастгоҳ ба воситаи он ҳадди аксари қувваи барқ самаранок нигоҳ дошта шуд. Айни замон кор дар он аст, ки аз ҷониби тадқиқотчиён дар бисёре аз кишварҳо сурат мегирад. пешравии назаррас олимони испанӣ дар ин масъала ба даст. батарея Graphene-полимерӣ, офарида дорад, истеъмоли энергия, садҳо маротиба бузургтар аз як рақам ба ҳамин барои батареяҳо мавҷуда. Онҳо аз он истифода муҷаҳҳаз воситаҳои нақлиёти барқӣ. Дар мошини аст, ки насб батарея graphene, метавонанд, бе таваққуф ҳазорҳо километр сафар кунанд. Барои барқе, манбаи энергияи барқ, вақте ки камоб мешавад на бештар аз 8 дақиқа лозим аст.

touchscreens

Олимон идома ба омӯхтани graphene, ташкили як чизҳои нав ва беҳамто. Ҳамин тариқ, nanomaterial карбон ариза дар истеҳсолот, ки ба истеҳсол, экранҳои сенсорӣ бо экрани васеъ пайдо кард. Ин истилоҳ метавонад пайдо ва дастгоҳи фасењ ин намуди.

Олимон гирифта варақ graphene росткунҷаест, ки дар шакли аст ва он ба як электроди шаффоф табдил ёфт. Ӯ ҳамчунин дар кори экрани сенсорӣ иштирок намуда, хеле кам қалбӣ, шаффофият, тағйирпазирӣ, дӯстона экологӣ ва нархи паст.

ба даст овардани graphene

Аз соли 2004, вақте ки аз он навтарин nanomaterials кушода шуд, олимон аз як ќатор усулњои барои тайёр он азхуд кардаанд. Бо вуҷуди ин, асосии аксари ин роҳҳо ҳастанд, баррасӣ мешаванд:

- exfoliation механикї;
- афзоиши epitaxial дар чангкашак;
- хунуккунӣ perofaznogo химиявї (CVD-раванди).

Дар аввал аз ин се усули оддӣ аст. истеҳсоли graphene бо exfoliation механикњ аризаи махсуси graphite ба рӯи илтиёмї аз навор илтиёмї аст. Баъд аз ин таҳкурсӣ, мисли як варақ, оғоз ба хам мекунад ва unbend, ҷудо кардани маводи дилхоҳро интихоб кунед. Вақте ки истифодаи ин усул graphene даст баландтарин сифати. Бо вуҷуди ин, чунин рафтор муносиб барои истеҳсоли оммавии nanomaterials нест.

Њангоми истифодаи усули афзоиши epitaxial аз wafers кремний борик истифода бурда мешаванд, қабати болоии аст, ки карбиди кремний. Ғайр аз ин, ин мавод аст, ки дар ҳарорати хеле баланд аст (1000 к) гарм. Дар натиљаи реаксияи химиявї аз атоми кремний аз атоми карбон, дар аввал он vaporize ҷудо. Дар натиҷа, дар сабти graphene пок боқӣ мемонад. Камбудии ин усул зарурати истифода аз ҳарорати хеле баланд, ки метавонанд дар давоми сўхтани атоми карбон меоянд аст.

Усули боэътимод ва оддӣ истифода бурда мешавад барои истеҳсоли оммавии graphene, як CVD-раванди. Ин як усули аст, ки дар он вокуниши химиявӣ байни катализатор ва карбогидрид газҳои-металлӣ Камушки.

Кадом маҳсулоти graphene?

То имрӯз, бузургтарин ширкати, истеҳсол nanomaterial нав дар Чин ҷойгир шудааст. Номи истеҳсолкунанда - Ningbo Morsh технологияи. истеҳсоли graphene ки онҳо дар соли 2012 оғоз намудааст.

Истеъмолкунанда асосии nanomaterial ширкати Чунцин Morsh Технология аст. Graphene истифода бурдани он барои истеҳсоли филмҳои шаффоф катонро, ки ба экран абзор дар кунед.

Нисбатан ба қарибӣ, як ширкати маъруфи Nokia патент ба санҷандаро тасвир дода шудааст. Дар доираи ин қадар-лозим чанд қабатҳои унсури воситаҳои оптикӣ graphene аст. Чунин мавод истифода дар санҷандаҳои бо камераҳои хеле ҳассосияти меафзояд (то 1000 маротиба). Дар баробари ин, кам кардани истеъмоли барқ ба мушоҳида мерасад. камера хуб барои смартфон низ дорои graphene хоҳад кард.

Тайёр намудани муҳити хонаводагӣ,

Оё имкон аст, ки ба истеҳсоли graphene дар хона? Он рӯй берун, ҳа! Шумо танҳо лозим аст, ки гирифтани иқтидори кахвачушонак ошхона на камтар аз 400 W, ва усули таҳия тарафи физикҳо ирландӣ пайравӣ.

Чӣ тавр истеҳсол graphene дар хона? Бо ин мақсад коса кахвачушонак дар 500 мл об бо илова 10-25 мл ягон шустушӯй моеъ ва 20-50 грамм шифер, мазлумонро рехта шуд. Баъдан дастгоҳ бояд аз 10 дақиқа ба ним соат медаванд, то пайдоиши як slurry аз flakes graphene. Маводи дар натиҷаи як гузаронандагии баланд, ки истифодаи он дар electrodes ҳуҷайраҳои офтобӣ имконият доранд. Graphene низ метавонад хосиятҳои пластикӣ истеҳсол дар муҳити дохилӣ беҳтар.

nanomaterial оксиди

Олимон фаъолона таҳқиқ ва сохтори graphene чунин дохили ё дар кунҷҳои фикрию карбон, ки замима мешавад ё гурўњи функсионалии оксиген-дорои (ҳо) и молекулаи. Ин сахти Nano-оксиди, ки нахустин тасвирҳои ду-ченака, ки дар марҳилаи истеҳсолот тиҷоратӣ расида аст. Аз nano- ва microparticles ин сохтори олимон сантиметр намунаҳои истеҳсол.

Ҳамин тариқ, оксиди graphene дар якҷоягӣ бо diofilizirovannym карбон ба наздикї аз тарафи олимони Чин гирифта шуда буд. Ин як мукааб сантиметр маводи хеле қабул намояд аст, ки оид ба petals як гули хурд баргузор мешавад. Аммо ин моддањои нав, ки дар он оксиди graphene яке аз сахт аз ҳама дар ҷаҳон аст.

барномаҳои биотиббӣ

оксиди Graphene дорад молу мулки нодири интихоби. Ин имкон медиҳад, ки моҳияти пайдо дархост биотиббӣ. Пас, ба туфайли кори олимони имконпазир буд, истифода оксиди graphene барои ташхис бемории саратон. Ошкор саратон дар зинаи аввали рушди худ имкон хосиятҳои оптикӣ ва барқ нодири ба nanomaterial.

Ҳамчунин оксиди graphene имкон медиҳад, расонидани мақсадноки маводи мухаддир ва ташхис. Дар асоси ин мавод biosensors sorption ҳастанд, бо ишора ба молекулаи ДНК аст.

барномаҳои саноатӣ

sorbents гуногун дар асоси оксиди graphene метавонад ба объектҳои табиӣ ва техногенӣ dezaktsivatsii сироятшуда истифода бурда мешавад. Дар набуред, аз nanomaterial фаъол зеризаминӣ ва об, хок ва тоза онҳоро аз radionuclide коркарди.

Филтрҳо аз оксиди graphene метавонад биноҳои superchistotoy, ки истеҳсол барқии барои барномаҳои махсус таъмин намояд. Дар хосиятҳои нодири ин мавод хоҳад, ба технологияи химиявӣ соҳаи ҷарима ба сатҳи. Аз ҷумла, ин метавонад истихроҷи металлҳои пароканда ва нодир радиоактивӣ. Ҳамин тавр, истифодаи оксиди graphene имкон медиҳад, барои ба даст овардани тилло аз маъдани-синфи паст қарор дорад.