Графеныг, түүний хэрэглээ. Графеныг нээсэн. Орчин үеийн дэлхийн Нанотехнологийн

Харьцангуй саяхан шинжлэх ухаан, технологийн шинэ талбай, нанотехнологи гэж нэрлэдэг юм. Энэ сахилга бат нь хэтийн төлөв зүгээр л асар их юм. Тэд томоохон байна. "Нано" гэх тоосонцор, ямар ч үнэ цэнэ нь фракц нэг тэрбум тэнцүү утга юм. Эдгээр хэмжээнүүд нь зөвхөн атом, молекулын хэмжээтэй харьцуулж болно. Жишээ нь, нано метр нь нэг тэрбум гэж нэрлэдэг.

шинжлэх ухааны шинэ салбарт гол чиглэл

Нанотехнологийн молекулууд болон атомын түвшинд асуудлыг ажиллахын тэдгээр гэж нэрлэдэг. Тиймээс шинжлэх ухааны энэ газар нь мөн молекулын технологи гэж нэрлэдэг. түүний хөгжилд түлхэц нь юу байсан бэ? Орчин үеийн дэлхийн Нанотехнологийн лекц талархал гарч байна Richarda Feynmana. Хэрэв онд эрдэмтэн шууд атомын-аас зүйлсийг бий болгоход ямар ч саад бэрхшээл байдаг гэдгийг баталсан байна.

ассемблер гэж нэрлэдэг жижигхэн хэсгүүд үр дүнтэй удирдах гэсэн үг юм. Энэ нь молекул nanomachine, ямар бүтцийг бий болгох ашиглаж болно. Жишээ нь, ассемблер амьд организмын нь уураг нэгтгэх байгалийн рибосом гэж нэрлэж болно.

Орчин үеийн дэлхийн Нанотехнологийн туршлагатай зөвхөн ганц газар биш юм. Тэд олон суурь шинжлэх ухааны шууд холбоотой судалгааны өргөн цар хүрээг харуулж байна. Тэдний дунд физик, хими, биологийн байна. Эрдэмтдийн хэлснээр, эдгээр шинжлэх ухаан ирэх nanotech хувьсгалын төрх эсрэг хөгжилд хамгийн хүчтэй түлхэц болно.

Хэрэглэх хүрээ

хүний үйл ажиллагаа, нанотехнологи ашиглаж байгаа өнөөдөр, энэ нь маш гайхалтай жагсаалтын учраас боломжгүй юм бүхий л хүрээг жагсаа. Тиймээс шинжлэх ухааны энэ салбарт тусламжтайгаар үйлдвэрлэсэн байна:

- superdense бичлэгт ямар нэгэн мэдээлэл авах төхөөрөмж;
- төрөл бүрийн тоног төхөөрөмж;
- мэдрэгч, нарны эсүүд нь, хагас дамжуулагч транзистор;
- мэдээлэл, компьютер, мэдээллийн технологи;
- nanoimprint болон nanolithography;
- эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжүүд, түлшний эс,
- батлан хамгаалах, орон зай, нисэхийн батлах;
- bioinstrumentary.

ОХУ, АНУ, Япон, илүү их санхүүжилт нь Европын хэд хэдэн улс оронд нанотехнологийн энэ нь шинжлэх ухааны салбарт нд жил бүр хуваарилсан байна. Энэ судалгаа нь энэ салбарт хөгжүүлэх асар их төлөв холбоотой юм.

Нанотехнологийн Холбооны зорилтот хөтөлбөр биш, зөвхөн маш их санхүүгийн зардал өгдөг дагуу ОХУ-д хөгжиж байгаа, бас загвар, судалгааны ажил их дансны. үндэсний болон олон улсын корпорациуд түвшинд янз бүрийн шинжлэх ухаан, технологийн системийн хүчин чармайлтыг нэгтгэх гэж зорилгодоо хүрэхийн тулд.

шинэ материал

Нанотехнологийн нь зузаан нь зөвхөн нэг атомын юм алмаз илүү хэцүү нь нүүрстөрөгчийн хавтан үйлдвэрлэх эрдэмтэд идэвхжүүлсэн байна. Энэ нь Графеныг бүрдэнэ. Энэ нь орчлон ертөнц, олон цахиур компьютерийн чип илүү цахилгаан эрчим хүч дамжуулах нь нимгэн бөгөөд хүчтэй эд юм.

Графеныг нээсэн нь бидний амьдралд их өөрчлөлт боломжийг олгоно жинхэнэ хувьсгалт үйл явдал юм. Энэ материал нь үндсэндээ зүйлс, бодисыг хүний мөн чанарыг өөрчилдөг ийм өвөрмөц физик шинж чанар юм.

нээлт түүх

Графеныг хоёр хэмжээст болор юм. Түүний бүтэц нүүрстөрөгчийн атомуудын бүрдсэн зургаан өнцөгт сүлжээ юм. Графеныг онолын судалгаа, түүний бодит загварыг авч энэ материал нь гурван хэмжээст бал болор барьж үндэс суурь юм оноос өмнө урт эхэлсэн.

Тэр ч байтугай 1947 оны Г. П. Volles тэр түүний бүтэц ижил төстэй металл, зарим шинж чанар хэт relativistic тоосонцор, нейтрино болон massless фотоны ижил байна гэж нотлох, Графеныг зарим шинж чанартай байдаг. Гэсэн хэдий ч, шинэ материал бий түүний мөн чанар өвөрмөц болгох тодорхой ялгаатай байдаг. Гэвч эдгээр үр дүнг баталгаажуулах Константин Новоселов, хэзээ, зөвхөн 2004 онд авсан Андрей Гейм анхны чөлөөт муж дахь нүүрстөрөгч гарган авсан байна. Энэ шинэ бодис Графеныг дуудаж, томоохон нээлт эрдэмтэд байсан юм байна. дээр төстэй эд зүйлсийг харандаа байж болно хай. Түүний бал саваа Графеныг олон давхаргын хүртэл хийсэн байна. харандаа цаасан дээр тэмдэглэгээ хэрхэн орхидог вэ? үнэн давхаргын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн бат бэх байгаа хэдий ч, тэдний хооронд маш сул холбоос байдаг гэсэн юм. Тэд бичгээр нь мөрийг орхиж, цаас холбоо унах маш хялбар байдаг.

шинэ материал ашиглах

Эрдэмтдийн хэлснээр, Графеныг дээр үндэслэсэн байдаг мэдрэгч, нисэх онгоцны хүч чадал, нөхцөл байдлыг дүн шинжилгээ хийх, түүнчлэн газар хөдлөлтөнд урьдчилан таамаглах боломжтой болно. Гэхдээ ийм шинж чанар бүхий материал гайхалтай ханын лаборатори болж орхих үед л тодорхой практик хэрэглээний бодисын чиглэлээр хөгжүүлэх болно. Одоогийн байдлаар өдөр, химич, физикч, цахилгааны инженер аль хэдийн Графеныг өвөрмөц чадварыг сонирхож байна. бодисын хэдхэн грамм газар нутаг, хөлбөмбөгийн талбайд тэнцүү хамрагдаж болно дараа.

Графеныг, түүний хэрэглээний болзошгүй хөнгөн хиймэл дагуул, нисэх онгоц үйлдвэрлэх нь гэж үздэг. Энэ газар нутагт, шинэ материал сольж болно нүүрстөрөгчийн нарийн ширхэгтэй нь нийлмэл материал. Nanomaterials оронд цахиурын транзистор хэрэглэж болно, хуванцар түүний хэрэгжилт үүнийг цахилгаан дамжуулах өгч байна.

Графеныг ба түүний хэрэглээ асуудлыг мэдрэгч үйлдвэрлэхэд гэж үзэж байна. Эдгээр төхөөрөмжүүд нь хамгийн аюултай молекул илрүүлэх боломжтой болно хамгийн сүүлийн үеийн материалын үндсэн дээр үүсдэг байна. Гэвч зарим үед цахилгаан зай хураагуур үйлдвэрлэл Нано нунтаг нь өөрсдийн үр нөлөөг нэмэгдүүлэх.

Графеныг, түүний хэрэглээний Optoelectronics хэлэлцсэн байна. Шинэ материалын аль нь сав хүнсний шинэ байлгахын тулд хэдэн долоо хоногийн турш олгоно маш хөнгөн, бат бөх хуванцар гарч эргэж болно.

Графеныг болон хэрэглээ нь ил тод, дамжуулагч бүрэх дэлгэц, нарны зай хураагуур шаардлагатай болон үйлдвэрлэх төлөвтэй байгаа хүчтэй, салхин цахилгаан үүсгүүрийн механик нөлөөнд илүү тэсвэртэй.

Үндэслэн nanomaterial илүү спортын тоног төхөөрөмж, эмнэлгийн суулгац ба supercapacitors байх болно.

Мөн Графеныг, түүний хэрэглээний холбогдох:

- өндөр давтамж өндөр эрчим хүч цахим төхөөрөмж;
- хиймэл мембран саванд хоёр шингэн салгах;
- төрөл бүрийн материал, дамжуулах шинж чанарыг сайжруулах;
- Органик гэрэл диод ялгаруулах нь дэлгэц бий болгох;
- ДНХ-ийн дараалал, шинэ техник хөгжлийг хурдасгах;
- шингэн болор дэлгэц нь сайжруулах;
- баллистик транзисторын.

автомашины салбарт ашиглах

Судлаачдын хэлснээр, тодорхой эрчим хүчний Графеныг 65 кВт цаг / кг арга. Энэ тоо маш нийтлэг одоогийн лити-ион зай байна нэгээс 47 дахин их байна. Энэ баримтыг эрдэмтэд зай цэнэглэгч шинэ үеийг бий болгох хэрэглэж байна.

Графеныг полимер зай - нь хамгийн их цахилгаан эрчим хүч ашигтай хадгална аргаар төхөөрөмж. Одоогоор үүн дээр ажил олон оронд судлаачид явуулж байна. Ахиц дэвшил энэ талаар Испанийн эрдэмтэд хүрсэн. Графеныг-полимер зай, тэдгээр нь одоо байгаа зай нь ижил төстэй зураг илүү дахин хэдэн зуун их, эрчим хүчний хэрэглээг бий бий болгосон байна. Тэд цахилгаан тээврийн хэрэгсэл бэлтгэхэд ашигладаг. машин, суулгасан байна Графеныг зай, км мянган зогсоох ямар ч аялж болно. Цахилгаан эрчим хүчний эх үүсвэрийг ядрал 8 минутаас илүү ямар ч илүү хэрэгтэй болно цэнэглэх хэрэгтэй.

мэдрэгчтэй дэлгэц нь

Эрдэмтэд шинэ, хосгүй зүйлийг бий болгох, Графеныг судлах байна. Тиймээс нүүрс nanomaterial өргөн дэлгэц нь мэдрэгчтэй дэлгэц үйлдвэрлэдэг үйлдвэрлэлд түүний өргөдлийг олсон байна. цаг гарч ирэх бөгөөд энэ төрлийн уян хатан төхөөрөмж болно.

Эрдэмтэд Графеныг хуудас хэлбэр нь тэгш өнцөгт нь авсан, ил тод электрод руу эргэв. Тэрээр мөн маш их бат бөх, ил тод байдал, уян хатан байдал, байгаль орчин ээлтэй, бага зардлыг бууруулах, мэдрэгчтэй дэлгэц ажилд оролцож байна.

олж авах Графеныг

2004 онд энэ нь хамгийн сүүлийн үеийн nanomaterials нээсэн тул эрдэмтэд түүнийг бэлтгэх арга нь хэд хэдэн эзэмшиж байна. Гэсэн хэдий ч, эдгээр арга замыг хамгийн наад захын гэж үзэж байна:

- механик гуужуулагч;
- вакуум дахь epitaxial өсөлт;
- perofaznogo химийн хөргөх (ЗСӨ-үйл явц).

Эдгээр гурван аргыг анх удаа хамгийн энгийн юм. механик гуужуулагч нь Графеныг үйлдвэрлэлийн наалдамхай соронзон хальсны наалдамхай гадаргуу бал нь тусгай програм юм. Энэ сангийн дараа цаас хуудас гэх мэт хүссэн материалыг тусад нь нугалж unbend, эхлүүлэх. хэрэглэх үед энэ аргыг Графеныг хамгийн өндөр чанар, олж авах хэрэгтэй. Гэсэн хэдий ч, ийм арга хэмжээ nanomaterials масс үйлдвэрлэл нь тохиромжтой биш байдаг.

нимгэн цахиурын өрмөнцөр нь epitaxial өсөлтийн аргыг ашиглаж байгаа үед гадаргуу давхарга нь цахиурын карбидын нь ашиглаж байна. Цаашилбал, энэ материал нь маш өндөр температурт (1000 K) дээр халааж байна. химийн урвал нь үр дүн нь эхний ууршуулан нүүрстөрөгчийн атомын цахиурын атом, тусгаарлагдсан юм байна. Үүний үр дүнд бичлэгийн цэвэр Графеныг хэвээр байна. Энэ аргын сул тал нь маш өндөр температур, нүүрстөрөгчийн атомуудын шаталтын явцад тохиолдож болох хэрэглэх шаардлагатай юм.

Графеныг нь ЗСӨ-ний-процессийн масс үйлдвэрлэлд хэрэглэдэг хамгийн найдвартай, энгийн арга. Энэ нь арга юм нь металл бүрсэн хурдасгагч болон нүүрс устөрөгчийн хий хооронд химийн урвал.

Аль Графеныг үйлдвэрлэдэг?

Одоогийн байдлаар хамгийн том компани нь шинэ nanomaterial БНХАУ-д оршдог үйлдвэрлэж байна. үйлдвэрлэгчийн нэр - Ён Morsh технологи. Графеныг үйлдвэрлэл нь 2012 онд эхэлсэн юм.

nanomaterial гол хэрэглэгч компани Чунцин Morsh технологи юм. Графеныг дамжуулагч ил тод, кино, мэдрэгчтэй дэлгэц болгон оруулж байна үйлдвэрлэхэд хэрэглэдэг.

Харьцангуй саяхан нэгэн алдартай компани нь Nokia-гийн дүрс мэдрэгч дээр патент олгосон байна. Энэ маш их хэрэгтэй хэсэг болгон Графеныг оптик багаж хэрэгсэл элементийн хэд хэдэн давхаргыг юм. камер мэдрэгч ашигласан Ийм материал нь их (1000 дахин хүртэл) тэдний мэдрэмжийг нэмэгдүүлдэг. Үүний зэрэгцээ цахилгаан эрчим хүчний хэрэглээг бууруулах нь ажиглагдсан. ухаалаг гар утсыг нь сайн камер мөн Графеныг агуулж болно.

дотоодын орчны бэлтгэх,

Энэ нь гэртээ Графеныг үйлдвэрлэх боломжтой юу? Энэ нь тийм ээ, болж байна! Та зүгээр л 400-аас доошгүй W нь гал тогооны холигч хүчин чадал авч, Ирландын физикчид боловсруулсан аргыг дагах хэрэгтэй.

Хэрхэн гэртээ Графеныг үйлдвэрлэх юм бэ? Энэ зорилгоор хутгагч аяга ямар нэгэн шингэн угаалгын нунтаг нь 10-25 мл, буталсан шифер 20-50 грамм нэмэх замаар ус 500 мл-ийн цутгаж байна. Цаашид төхөөрөмж Графеныг цас зутан төрх хүртэл хагас цаг 10 минут ажиллуулах хэрэгтэй. үр дүнд нь материаллаг нарны зайн электрод дахь ашиглах боломжийг олгоно өндөр дамжуулах болно. Графеныг дотоодын орчинд үйлдвэрлэсэн хуванцар шинж чанарыг сайжруулах боломжтой.

исэл nanomaterial

Эрдэмтэд идэвхтэй судалж, дотор нь буюу нүүрстөрөгчийн торон ирмэг дээр ийм Графеныг бүтэц молекул хавсаргасан буюу хүчилтөрөгчийн агуулсан функциональ бүлэг (ууд) байна. Энэ нь хатуу Nano-исэл нь эхний хоёр хэмжээст зураг, арилжааны үйлдвэрлэлийн үе шатанд хүрсэн юм. Энэ бүтэц нано- болон microparticles эрдэмтэд үйлдвэрлэсэн дээж см.

Тиймээс нүүрс diofilizirovannym хослуулан Графеныг исэл саяхан БНХАУ-ын эрдэмтэд олж авсан юм. Энэ нь жижиг цэцгийн дэлбээтэй дээр эзэмшиж байгаа нь маш хөнгөн материал сантиметр шоо юм. Гэхдээ энэ нь шинэ бодис, аль Графеныг исэл нь дэлхийн хамгийн хатуу нэг юм.

биоанагаахын програмууд

Графеныг исэл сонгомлоор өвөрмөц эд хөрөнгө байна. Энэ бодис нь биоанагаахын програм олох боломжтой болно. Тиймээс эрдэмтэд ажлын ачаар хорт хавдар оношлох Графеныг исэл ашиглах боломжтой юм. өөрийн хөгжлийн эхний шатанд хорт хавдар илрүүлэх nanomaterial өвөрмөц оптик болон цахилгаан шинж чанарыг олгодог.

Мөн Графеныг исэл эм, оношилгоо нь зорилтот хүргэх боломжийг олгодог. Энэ материалын үндсэн дээр ДНХ-ийн молекул руу зааж sorption biosensors байна.

аж үйлдвэрийн програм

Графеныг исэл дээр суурилсан төрөл бүрийн Сорбент халдвартай dezaktsivatsii байгалийн болон хүний гараар бүтсэн обьектуудад хэрэглэж болно. идэвхтэй nanomaterial нь тайрах газрын доорх ус, гадаргын ус, хөрс, цацраг идэвхт бодисын тэдгээрийг цэвэрлэх боловсруулах болно.

Графеныг исэл нь Шүүлтүүрүүд superchistotoy байр, тусгай хэрэглээний электрон эд ангиудыг үйлдвэрлэдэг өгч болно. Энэ материалын өвөрмөц шинж чанар нь нарийн, химийн хүрээ технологи нэвтрэн орж болно. Тухайлбал, энэ цацраг идэвхит Тусад нь, газрын ховор металлын олборлолт байж болох юм. Тиймээс Графеныг исэл хэрэглэх нь бага агуулгатай хүдрийг алт олборлох боломжийг олгодог.