Graphene agus tagradh aige. Tha a 'lorg graphene. Nanotechnology san t-saoghal

An ìre mhath o chionn ghoirid ann an Saidheans agus Teicneòlas ùr sgìre, ris an cante nanotechnology. Prospects airson a 'chuspair seo chan e dìreach mhòr. Tha iad glòir-mhiannach. Tha Particle, ris an canar "EH Nano" 'S e luach co-ionann ri aon billean bloigh de luach sam bith. Tha iad sin a mheudan urrainn ach an coimeas ri meud na dadaman agus molecules. Mar eisimpleir, nanometer ris an t-aon-billean meatair de dh'fhad.

Tha a 'phrìomh stiùireadh ùr achadh saidheans

Nanotechnology ris an canar an fheadhainn a tha atharrachadh a 'chùis air an ìre de molecules agus dadaman. Uime sin, an sgìre seo saidheans cuideachd air a ghairm Mhoileciuilich teicneòlas. Dè bha a 'brosnachadh airson a leasachadh? Nanotechnology san t-saoghal air nochdadh taing do na h-òraidean Richarda Feynmana. Anns e an saidheans air dearbhadh gu bheil cnapan-starra nach eil a 'cruthachadh rudan dìreach bho na dadaman.

Ciallachadh airson èifeachdach cloc mìrean beaga, bìodach ris an canar assembler. Mhoileciuilich nanomachine seo, a dh'fhaodar a chleachdadh airson a togail structair sam bith. Mar eisimpleir, faodar an t-ainm assembler nàdarra ribosome Co-chur pròtain ann bheairtean beò.

Nanotechnology san t-saoghal nach eil dìreach aon sgìre de eòlas. Iad a 'riochdachadh raon farsaing de rannsachadh dìreach co-cheangailte ri iomadh bunaiteach saidheansan. Nam measg tha fiosaig, ceimigeachd agus bith-eòlas. A rèir luchd-saidheans, tha na saidheansan bi bu chumhachdaiche a spionnadh a bhith a 'leasachadh an aghaidh cùl-raon de tighinn nanotech revolution.

chruinne iarrtais

Dèan liosta de na h-uile rinndeal gnìomhachd dhaonna, far nanotechnology ga chleachdadh an-diugh, tha e do-dhèanta air sgàth an liosta fìor dhrùidhteach. Mar sin, le cuideachadh an achaidh seo saidheans air an dèanamh:

- innealan airson superdense clàradh fiosrachadh sam bith;
- various uidheam;
- sensaran, grèine ceallan, semiconductor transistors;
- fiosrachadh, coimpiutaireachd agus teicneòlas fiosrachaidh;
- nanoimprint agus nanolithography;
- innealan airson a 'stòradh lùth, agus ceallan-connaidh;
- dìon, rùm agus iarrtasan adhair;
- bioinstrumentary.

Air an saidheansail achadh nanotechnology anns an Ruis, na Stàitean Aonaichte, Iapan agus grunn dhùthchannan na Roinn Eòrpa le barrachd maoineachadh air a roinn gach bliadhna. Tha seo air sgàth 'mhòr cothroman airson leasachadh na cruinne seo de rannsachadh.

Nanotechnology 'leasachadh san Ruis a rèir a' Chaidreachais targaid phrògram, a tha a 'toirt a-mhàin Chan eil mhòr chosgaisean, ach cuideachd a' giùlan air tuaiream mòr den dealbhadh agus rannsachadh obraichean. A 'coileanadh nan amasan a' dol a 'toirt còmhla nan diofar oidhirpean saidheansail agus teicneòlasach siostaman aig an ìre nàiseanta agus eadar-nàiseanta corporaidean.

stuth ùr

Nanotechnology air cothrom a thoirt do luchd-saidheans a 'dèanamh carbon truinnsear nas cruaidhe na diamond aig a bheil tighead eil ach aon dadam. Tha graphene. 'S e an thinnest agus a bu làidire stuth ann an cruinne-cè, a tha a' cur an dealain mòran nas fheàrr sileacon coimpiutair chips.

Tha a 'lorg graphene tha fìor mach tachartas, a leigeas le atharrachadh mòr ann an ar beatha. Stuth seo a tha cho choimeas feartan corporra a bunaiteach atharrachadh nàdar daonna rudan agus stuthan.

Eachdraidh lorg

Graphene a tha dà-thaobhach criostail. Tha an structar a tha a chliath sia-taobhach air a dhèanamh suas de charbon dadaman. Teòiridheach Eòlais na graphene fada mus do thòisich a 'faighinn fìor dealbhaidhean aige, bhon a tha an stuth seo na bhunait airson a' togail trì-thaobhach graphite criostail.

Fiù 's ann an 1947 G. Volles e P. Tha cuid feartan graphene, dearbhadh gu bheil an structar a tha coltach mheatailtean, agus cuid de na feartan coltach ris an fheadhainn de na Ultra-relativistic pìosan, neutrinos agus massless photons. Ach, tha an stuth ùr a tha sònraichte diofaran sin a dhèanamh gun choimeas ann a nàdar. Ach dearbhadh de na co-dhùnaidhean a chaidh fhaighinn a-mhàin ann an 2004, nuair a Konstantin Novoselov agus Andrey Geim Chaidh a 'chiad fhaighinn le carbon ann an staid an-asgaidh. Ùr seo stuthan a ghairm graphene, agus bha mòr-saidheans a lorg. Lorg phìos seo faodaidh iad a bhith ann am peansail. Tha graphite slat air a dhèanamh suas de iomadh fillidhean de graphene. Ciamar a peansail a 'fàgail comharra air an pàipear? Tha an fhìrinn gu bheil, a dh'aindeoin neart na prìomh phàirtean de na sreathan sin, tha fìor lag cheangal eatorra. Tha iad gu math furasta a 'tuiteam ann an conaltradh ris a' phàipear, a 'fàgail slighe ann an sgrìobhadh.

A 'cleachdadh an stuth ùr

A rèir luchd-saidheans, an sensaran a tha stèidhichte air graphene, a bhith comasach air sgrùdadh a dhèanamh air an neart agus staid na plèana, a thuilleadh air a bhith a 'ro-innse crithean-talmhainn. Ach a-mhàin nuair a tha an stuth le leithid togalaichean fàgaidh àlainn balla-lannan a 'fàs soilleir practaigeach iarrtais thèid a leasachadh ann an stiùireadh de nadur. Aig an-diugh latha, Lèigheadairean, nàdar agus einnseanairean dealain a tha mar-thà aig a bheil ùidh ann an sònraichte comasan graphene. Às dèidh dìreach beagan gram de nadur Faodar an còmhdach sgìre, co-ionnan ri ball-coise a 'mhachair.

Graphene agus iarrtas aca a dh'fhaodadh a bhith a 'beachdachadh air a' dèanamh ann an ro throm saidealan agus itealain. Anns an sgìre seo, faodaidh an stuth ùr a chur an àite Carbon Fibres ann an stuthan co-dhèanta. Nanomaterials dh'fhaodadh a bhith air a chleachdadh an àite sileacon transistors agus a chur an gnìomh ann plastaig thoir an dealan.

Graphene agus a chleachdadh Thathar a 'beachdachadh air cùisean sensor dèanamh. Innealan sin air an cruthachadh air bunait as ùire stuth bidh e comasach do lorgadh as cunnartaiche moileciuil sa chruinne. Ach a 'cleachdadh EH Nano-pùdar ann an dèanamh dealain bataraidhean aig amannan gu èifeachd aca a mheudachadh.

Graphene agus iarrtas aca a dheasbad ann an optoelectronics. De na stuthan ùr a-mach fìor aotrom Cuir is maireannach plastaig às a bheil an crogain a bheir cothrom air beagan sheachdainean a 'cumail biadh ùr.

Tha cleachdadh na graphene agus tha e an dùil an gnìomh airson follaiseach conductive chochall a dhìth airson a 'cumail sùil, panailean grèine agus nas làidire agus nas resistant gu meacanaigeach buaidh rothan gaoithe.

Stèidhichte nanomaterial bi nas fheàrr uidheam spòrs, implants meidigeach agus supercapacitors.

Cuideachd, graphene agus iarrtas aca a 'buntainn ri:

- àrd-tricead àrd-cumhachd innealan dealanach;
- fuadain meamran sgaradh dà lionn anns an tanca;
- a 'leasachadh na conductivity feartan diofar stuthan;
- a 'cruthachadh a thaisbeanadh air an organach solas emitting diode;
- grad-leasachadh dhòighean ùra de DNA òrdachaidh;
- leasachadh leaghan criostal taisbeanaidhean;
- ballistic transistors.

Tha cleachdadh ann an carbadan-gnìomhachas

A rèir rannsachaidh, sònraichte lùth 'tighinn graphene 65 kWh / kg. Tha am figear seo 47 tursan nas àirde na an tè a tha cho cumanta an-diugh lithium-ion bataraidhean. Tha seo a 'dearbh, tha eòlaichean saidheans air a chleachdadh gus a chruthachadh ginealach ùr de bhataraidh chargers.

Graphene polymer bataraidh - an inneal tro a bheil a 'char as motha cumhachd an dealain-èifeachdach a chumail. An-dràsta, tha an obair air a dhèanamh le luchd-rannsachaidh ann an iomadh dùthaich. Tha adhartas cudromach air a choileanadh ann an Spàinntis saidheans a 'chùis seo. Graphene-polymer bataraidh, a chruthaich iad a tha caitheamh lùtha, ceudan tursan nas motha na am figear a tha coltach a th 'ann airson bataraidhean. Bidh iad ga chleachdadh gus an uidheamachadh carbadan dealain. An t-inneal, a tha air a stàladh graphene bataraidh, faodaidh siubhal gun stad mìltean de cilemeatair. Airson ùrachadh fhaighinn an dealain lùtha nuair sgìths feumaidh nach eil nas motha na 8 mionaid.

touchscreens

Scientists graphene oirnn a 'rannsachadh, a' cruthachadh rudan ùra agus gun choimeas. Mar sin, air lorg carboin nanomaterial iarrtas aca ann an riochdachadh a 'dèanamh conaltradh le sgàilein farsaing sgrion. Tha an ùine a dh'fhaodadh nochdadh agus sùbailte inneal seòrsa seo.

Scientists Fhuair graphene duilleag a tha ann an cumadh ceart-cheàrnach agus thionndaidh e gu follaiseach electrode. Tha e cuideachd air a bhith a 'gabhail pàirt ann an obair na touch screen, ag ìsleachadh gu mòr fàgail, follaiseachd, sùbailteachd, àrainneachd, càirdeil agus cosgais ìseal.

faotainn graphene

Bho 2004, nuair a chaidh fhosgladh as ùire nanomaterials, tha eòlaichean saidheans air dh'ionnsaich grunn dhòighean airson a ullachadh. Ach, as bunaiteach de na dòighean a tha air beachdachadh air:

- meacanaigeach exfoliation;
- epitaxial fàs ann an Vacuum;
- fuarachadh perofaznogo ceimigeach (CVD-phròiseas).

Tha a 'chiad trì de na dòighean as motha a tha sìmplidh. graphene riochdachadh le meacanaigeach exfoliation tha sònraichte iarrtas graphite gu adhesive uachdar adhesive teip. Às dèidh seo bun-stèidh, mar duilleig de phàipear, 'tòiseachadh a' lùbadh agus unbend, a 'dealachadh an stuth mhiannaichte. Nuair a bhith a 'cleachdadh an dòigh seo graphene fhaighinn an ìre as àirde. Ach, leithid gnìomhan nach eil freagarrach airson mòr-bhuileachadh nanomaterials.

Nuair a bhios a 'cleachdadh an dòigh epitaxial fàs tana sileacon wafers tha air an cleachdadh, an uachdar filleadh a tha sileacon carbide. Nas fhaide, an stuth seo air a theasachadh aig fìor àrd Teòthachd (1000 K). Mar thoradh air ceimigeach a sgaradh bhon a sileacon dadaman de charbon dadaman, a 'chiad a vaporize. Mar thoradh air, a 'chlàr fhathast fìor-ghlan graphene. Tha eas-bhuannachd de an dòigh seo a tha riatanach a bhith a 'cleachdadh Glè Àrd teòthachd, a dh'fhaodas tachairt aig àm losgaidh de charbon dadaman.

Tha a 'chuid as motha earbsach agus an dòigh sìmplidh a chleachdadh airson mòr-bhuileachadh graphene, a CVD-phròiseas. 'S e dòigh anns a bheil na stuthan ceimigeach a reaction eadar an meatailt-còmhdach-saoraidh agus haidrocarbon millteach.

Dè a 'dèanamh graphene?

Gu ruige seo, tha a 'chompanaidh as motha, a' dèanamh ùr nanomaterial Tha e suidhichte ann an Sìona. Tha ainm an Dèanadair - Ningbo Morsh Technology. graphene riochdachaidh a thòisich iad ann an 2012.

Tha am prìomh luchd-cleachdaidh na nanomaterial S e companaidh Chongqing Morsh Technology. Graphene ga chleachdadh airson an dèanamh follaiseach conductive filmichean, a tha air a chur a-steach dhan touchscreen taisbeanadh.

An ìre mhath o chionn ghoirid, a bha ainmeil air a 'chompanaidh Nokia a-mach peutant air an ìomhaigh sensor. Mar phàirt de seo tòrr feum a tha beagan fillidhean de graphene Optical ionnstramaid eileamaid. A leithid de stuth a chleachdadh ann an sensaran de thrafaig a 'meudachadh gu mòr aca cugallachd (suas gu 1000 amannan). Aig an aon àm fa'near lùghdachadh ann an caitheamh dealain. Math chamara airson a 'fòn' smart 'a bhios cuideachd a tha graphene.

Ullachadh dachaigheil àrainneachd,

Am bheil e comasach gu buil graphene aig an taigh? Tha e a 'tionndadh a-mach, tha! Feumaidh tu dìreach a ghabhail cidsin blender comas nach eil nas lugha na 400 W, agus lean an dòigh a leasachadh le na h-Èireannaich nàdar.

Ciamar a bha a 'dèanamh graphene aig an taigh? Airson an adhbhair seo blender an cupa air a dhòrtadh 500 ML uisge le bhith a 'cur 10-25 ML sam bith leaghan Siabann agus 20-50 gram de sglèat a phronnadh. Nas fhaide air an uidheam bu chòir a bhith a 'ruith bho 10 mionaidean gu leth uair a thìde, gus an coltas eabar de graphene bleideagan. Tha an stuth a bhios aig àrd conductivity a leigeadh a chleachdadh ann an electrodes na grèine ceallan. Graphene urrainn cuideachd piseach a thoirt air feartan de phlastaig a foillseachadh ann an dachaigh-àrainneachd.

ogsaid nanomaterial

Scientists gnìomhach a 'rannsachadh agus a graphene structar leithid a-staigh no air oirean na carbon mogaill tha ceangailte no ogsaidean anns a bheil buidhnean gnìomhachail (ean) an moileciuil sa chruinne. Tha seo a 'cruaidh EH Nano-ogsaid a tha a' chiad dà-thaobhach dealbhan, a tha air ìre a ruighinn mhalairteach riochdachaidh. Bho nano- agus microparticles seo structar saidheans cheudameatair sampaill a dhèanamh.

Mar sin, graphene ogsaid gualain ann measgachadh le diofilizirovannym O chionn ghoirid chaidh fhaighinn le Sìnis saidheans. 'S e seo fìor aotrom stuth cheudameatair cube a tha air a chumail air an bhileagan de beag dhìtheanan. Ach ùr seo stuthan, anns a bheil am graphene ogsaid 'S e aon de na cruaidh anns an t-saoghal.

Bith-mheidigeach iarrtasan

Graphene ogsaid a tha air leth sònraichte a seilbh thaghadh. Bheir seo cothrom na stuthan a lorg Bith-mheidigeach iarrtas. Mar sin, taing don obair saidheans a b 'urrainnear cleachdadh graphene ogsaid airson a' breithneachadh air aillse. Lorg fhaighinn air aillse aig ìre thràth de leasachadh aice a 'leigeil air leth sònraichte agus Optical dealain feartan an nanomaterial.

Cuideachd graphene ogsaid a 'leigeil cuimsichte lìbhrigeadh dhrugaichean agus breithneachaidh. Air an stèidh seo tha stuth sorption biosensors, a 'comharrachadh gu DNA moileciuil sa chruinne.

gnìomhachais iarrtasan

Various sorbents stèidhichte air an graphene ogsaid dh'fhaodadh a bhith air a chur ris an galar dezaktsivatsii nàdarra agus fear-an dèanamh rudan. A 'gearradh na gnìomhach nanomaterial urrainn làimhseachadh thalmhainn agus uisge air an uachdar, air an talamh agus a' glanadh iad o radionuclide.

Criathairean bho graphene ogsaid a thoirt superchistotoy togalach, a tha a 'dèanamh co-phàirtean eileagtronaigeach airson iarrtasan sònraichte. Feartan sònraichte bidh an stuth seo a 'drùidheadh a-steach breagha ceimigeach chruinne teicneòlas. Gu sònraichte, dh'fhaodadh seo a bhith a tharraing rèidio-beò ann tearc agus sgapte meatailtean. Mar sin, a 'cleachdadh graphene ogsaid a' leigeil a tharraing òr o dh'ìre ìseal iarann.