Грапхене и његова примена. Откриће графене. Нанотехнологија у модерном свету

Релативно недавно у науку и технологију је нова област, под називом нанотехнологије. Изгледи за ове дисциплине није само велика. Они су амбициозни. Честица, називају "нано" је вриједност једнака милијардити део фракције било које вредности. Ове величине се може поредити само са величином атома и молекула. На пример, нанометер назива један милијардити део метра.

Главни правац нове области науке

Нанотехнологија звао оне које манипулишу материју на нивоу молекула и атома. Због тога, ова област науке се назива молекуларне технологије. Шта је био подстицај за развој? Нанотехнологија у модерном свету су се појавили захваљујући предавања Ричарда Феинмана. У њему научник је показала да не постоје препреке за стварање ствари директно из атома.

Средства за ефикасно манипулисање сићушних честица званих ассемблер. Ова молекуларна наномацхине, који се може користити за изградњу било који објекат. На пример, монтер може назвати природна рибозома синтезу протеина у живим организмима.

Нанотехнологија у модерном свету нису само један област. Они представљају широк опсег истраживања у директној вези са многим фундаменталне науке. Међу њима су физика, хемија и биологија. Према научницима, ове науке ће имати најмоћнији подстицај за развој против позадини наредном НАНОТЕЦХ револуције.

сфера примене

Наведите све сфере људског деловања, где нанотехнологија користи и данас, то је немогуће због веома импресивне листе. Дакле, уз помоћ ове области науке су произведени:

- уређаји за снимање суперденсе било информација;
- разне опреме;
- сензори, соларне ћелије, полупроводнички транзистора;
- информације, рачунарство и информационе технологије;
- наноимпринт анд нанолитхограпхи;
- уређаји за складиштење енергије, и ћелије горива;
- одбрана, простор и авијације апликације;
- биоинструментари.

На овој научној области нанотехнологије у Русији, САД, Јапана и неколико европских земаља са више средстава издваја сваке године. То је због огромне перспективе за развој ове области истраживања.

Нанотехнологија се развија у Русији према Савезној циљног програма, који обезбеђује не само велике финансијске трошкове, али и носи велику количину дизајна и истраживачких радова. Да би се постигли циљеви иду да уједине напоре разних научних и технолошких система на нивоу националних и мултинационалних корпорација.

novi материјал

Нанотехнологија омогућили научницима да произведе угљеника тањир теже него дијаманта чија дебљина је само један атом. Састоји се од графене. То је најтањи и најснажнији материјал у свемиру, који преноси електричну енергију много боље него силикон компјутерских чипова.

Откриће графене је прави револуционарни догађај, који ће омогућити много промена у нашим животима. Овај материјал је тако јединствене физичке особине које суштински мења људску природу ствари и материја.

Историја открића

Грапхене је дводимензионална кристал. Његова структура је шестоугаони решетка која се састоји од атома угљеника. Теоријске студије графене почео много пре него што своје праве пројекте, јер овај материјал је основа за изградњу тродимензионални графита кристал.

Чак иу 1947 Г. П. Воллес има нека својства графене, доказујући да његова структура је као метали и неке карактеристике сличне онима ултра-релативна честица, неутрина и безмасено фотона. Међутим, нови материјал постоје одређене значајне разлике које га чине јединственим у својој природи. Али потврда ових налаза добијен је тек 2004. године, када је Константин Новоселов и Андреј Геим први пут добија угљеника у слободном стању. Ова нова супстанца се зове графен, а био је велики научници дисцовери. Финд Могуца оловком. Његова графит род се састоји од више слојева графене. Како оловка оставља траг на папиру? Чињеница је да је, упркос снази од кључних компоненти слојева, постоји веома слаба веза између њих. Они су врло лако пасти у контакту са новинама, остављајући траг у писаној форми.

Коришћење нови материјал

Према научницима, сензори који се заснивају на графене, моћи да анализира снагу и стање авиона, као и да предвиде земљотресе. Али само када ће се материјал са таквим особинама оставити фантастичне зиду лабораторије постало јасно практична примена ће се развијати у правцу супстанце. У овом дану, хемичари, физичари и инжењери електротехнике су већ заинтересовани за јединственим могућностима графене. Након само неколико грама супстанце могу бити покривени територију, једнако фудбалског игралишта.

Грапхене и његова примена потенцијално сматра за производњу лаких сателите и авионе. У овој области, нови материјал може да замени угљеника влакна ин тхе композитних материјала. Наноматеријали могу користити уместо силицијума транзистора и његова примена у пластици му дати електричну проводљивост.

Грапхене и његова употреба се сматра у производњи ствари сензора. Ови уређаји су формирани на основу најновијих материјала ће бити у стању да детектује најопаснијег молекул. Али употреба нано-прахова у производњи електричних батерија с времена на време да повећају ефикасност.

Грапхене и његова примена су дискутовани у ОПТОЕЛЕЦТРОНИЦС. Новог материјала ће испасти веома лаган и издржљив пластике од које ће се контејнери омогућити неколико недеља да би хране Фресх.

Употреба графене и очекује се да производи провидни проводни слој који је потребан за мониторе, соларних панела и јачи и отпорнији на механичка дејства ветрогенератора.

Заснован наноматеријал ће имати бољу спортску опрему, медицинске импланте и Суперцапациторс.

Исто тако, графен и његова примена релевантне за:

- високе фреквенције велике снаге електронских уређаја;
- вештачка мембрана раздваја два течност у резервоару;
- побољшање проводљивости особине различитих материјала;
- стварање дисплеј на органиц лигхт емиттинг диоде;
- убрзани развој нових техника ДНК секвенцирања;
- побољшање течних кристала дисплеја;
- балистичке транзистори.

Употреба у аутомобилској индустрији

Према истраживачима, специфична енергија приближи грапхене 65 кВх / кг. Ова цифра је 47 пута већи од оног који су толико уобичајена данас литијум-јонске батерије. Ова чињеница, научници су користили да створи нову генерацију пуњача за батерије.

Грапхене полимер батерија - уређај помоћу којих је максимална електрична енергија ефикасно задржавају. Тренутно, рад на њему врше истраживачи у многим земљама. Значајан напредак постигнут шпански научници у овом питању. Грапхене-полимер батерија, они су створили има потрошњу енергије, стотину пута већи него сличан износ за постојеће батерије. Они га користе за опремање електричних возила. Машина, који је инсталиран грапхене батерију, могу да путују без заустављања на хиљаде километара. Да бисте напунили извор електричне енергије када исцрпљеност потребно не више од 8 минута.

touchscreens

Научници и даље истражују грапхене, стварањем нових и неупоредиве ствари. Тако је угљеник наноматеријал је нашла своју примену у производњи који производи екране са широким екраном. Термин може појавити и флексибилан уређај овог типа.

Научници имам графен лист је правоугаоног облика и претворио га у прозирну електроде. Он је такође учествовао у раду на додир, у великој мери смањује трајност, транспарентност, флексибилност, пријатељство животне средине и ниску цену.

добијање графен

Од 2004. године, када је отворен најновији наноматеријала, научници су овладали низ метода за његову припрему. Међутим, најосновнији од тих начина сматрају се:

- механички пилинг;
- Раст епитакиал у вакууму;
- хлађење перофазного хемикалију (ЦВД-процесс).

Први од ова три метода је најједноставнији. Производња грапхене са механичким пилинг је посебна примена графита са лепљиве површине лепљиве траке. Након ове фондације, као лист папира, почети да се сагне и исправити, одвајање жељени материјал. Када се примењује овај метод графен добију највиши квалитет. Међутим, такве акције нису погодне за масовну производњу наноматеријала.

Када се користи метода епитаксијалном раста танких силиконских обланди се користе, површински слој који је силицијум карбид. Надаље, овај материјал се загрева на веома високе температуре (1000 К). Као последица хемијских реакција је одвојен од атома силиција из атома угљеника, од којих је прва испари. Као резултат тога, записник остаје чист Грапхене. Недостатак овог поступка је неопходност коришћења врло високе температуре, које се могу јавити приликом сагоревања атома угљеника.

Најпоузданији и једноставна метода за масовну производњу графене, а КВБ-процеса. То је метод у коме хемијска реакција између катализатора и угљоводоника метала обложене.

Која производи грапхене?

До данас је највећа компанија, производи нови наноматеријал се налази у Кини. Назив произвођача - Нинбо Морсх технологија. производња графен су почели 2012. године.

Главни потрошач наноматеријала је компанија Чонгкинг Морсх технологија. Грапхене га користити за производњу проводних транспарентних филмова који се убацују у екраном осетљивим на додир.

Релативно недавно, добро позната компанија Нокиа је издала патент на сензор слике. Као део ове преко потребан је неколико слојева графенских оптичког елемента инструмент. Такав материјал употребљен у сензора камера умногоме повећава њихову осетљивост (до 1000 пута). Истовремено приметили смањење потрошње електричне енергије. Добра камера за смартпхоне ће садржати Грапхене.

Припрема домаћем окружењу,

Да ли је могуће произвести грапхене код куће? Испоставило се да, да! Потребно је само да се у блендер капацитет кухиња не мању од 400 В, и пратите метод развијен од стране ирских физичари.

Како је произвео грапхене код куће? За ту сврху блендера чаша је сипана 500 мл воде додавањем 10-25 мл било течним детерџентом и 20-50 грама ломљеног шкриљца. Даље уређај треба покренути од 10 минута до пола сата, до појаве каши графенских пахуљица. Добијени материјал имаће високу проводљивост који ће омогућити њено коришћење у електродама соларних ћелија. Грапхене могу побољшати особине пластике произведене у породичном окружењу.

оксид наноматеријал

Научници активно истражује и Графин структуре тако да унутар или на рубовима угљеника сита је приложен или садрже кисеоник функционалне групе (е) молекула. Ова чврста нано-оксид од којих је први дводимензионалне слике, које су достигле фазу комерцијалне производње. Од нано- и микро- ове структуре научници центиметар узорке произведене.

Стога, Грапхене оксид у комбинацији са угљен диофилизированним је недавно добијен кинеских научника. Ово је веома лаган материјал центиметар коцка која се одржава на латице малог цвета. Али ова нова супстанца, у којој је графен оксид је један од највише чврста у свету.

биомедицини

Грапхене оксид има јединствену својство селективности. То ће омогућити супстанца да пронађе биомедицински апликацију. Дакле, захваљујући раду научника је могуће користити грапхене оксид за дијагнозу рака. Откривање рака у раној фази свог развоја омогућавају јединствене оптичке и електрична својства наноматеријала.

Такођер грапхене оксид омогућава циљану испоруку лекова и дијагностике. На основу овог материјала су сорпције биосензоре, указујући на ДНК молекула.

индустријске примене

Разни Сорбенти на основу грапхене оксида може да се примени на зараженим дезактсиватсии природних и вештачких објеката. Усечена активног наноматеријала може обрадити подземних и површинских вода, земљишта и њихово чишћење од радионуклида.

Филтери са грапхене оксид може да обезбеди суперцхистотои просторије, која се бави производњом електронских компоненти за специјалне намене. Јединствене особине овог материјала ће продрети у фино хемијске сфере технологије. Посебно, ово може бити извлачење радиоактивних разбацаним и ретких метала. Тако, употреба графенских оксида омогућава издвајање злата из руда нискоградусних.