Графин и неговата примена. Откривањето на графин. Нанотехнологијата во современиот свет

Релативно неодамна во наука и технологија е нова област, наречена нанотехнологијата. Изгледите за оваа дисциплина не е само огромна. Тие се амбициозни. На честички, познати како "нано" е вредност еднаква на еден милијардити дел од дел од било која вредност. Овие димензии може да се спореди само со големината на атоми и молекули. На пример, еден нанометар се нарекува еден милијардити дел од метар.

Главната насока на новите областа на науката

Нанотехнологија ги повика сите оние кои се манипулира со оглед на ниво на молекули и атоми. Затоа, оваа област на науката се нарекува и молекуларна технологија. Она што беше поттик за нејзиниот развој? Нанотехнологијата во современиот свет се појавија благодарение на предавања Richarda Feynmana. Во него научник покажа дека не постојат пречки за создавање на работи директно од атоми.

Средства за ефикасно манипулирање со ситни честички наречени асемблер. Оваа молекуларна nanomachine, која може да се користи за изградба на било која структура. На пример, на асемблер може да се нарече природен рибозомите синтеза на протеини во живите организми.

Нанотехнологијата во современиот свет не се само една област на експертиза. Тие претставуваат широк опсег на истражување се директно поврзани со многу основните науки. Меѓу нив се физика, хемија и биологија. Според научниците, овие науки ќе имаат најмногу моќен поттик за развој во однос на позадината на доаѓањето на нанотехнологијата револуција.

сфера на примена

Листа на сите сфери на човековата активност, каде што се користи нанотехнологијата денес, тоа е невозможно, бидејќи на многу импресивна листа. Така, со помош на оваа област на науката се произведуваат:

- уреди за снимање superdense било информации;
- различни опрема;
- сензори, соларни ќелии, полупроводничка компонента која се транзистори;
- информации, компјутерите и информатичката технологија;
- nanoimprint и nanolithography;
- уреди за складирање на енергија и гориво клетки;
- одбрана, простор и Авијација апликации;
- bioinstrumentary.

На оваа научна област на нанотехнологијата во Русија, САД, Јапонија и неколку европски земји со повеќе средства се распределуваат секоја година. Ова се должи на огромното можностите за развој на оваа област на истражување.

Нанотехнологија се развива во Русија според Федералната програма целта, која обезбедува не само големи финансиски трошоци, но, исто така, носи голема количина на дизајн и истражување дела. За остварување на целите ќе се обединат напорите на различни научни и технолошки системи на ниво на национални и мултинационални корпорации.

нов материјал

Нанотехнологија им овозможија на научниците да произведе јаглерод плоча потешко отколку дијамант чија дебелина е само еден атом. Се состои од графин. Тоа е најтенкиот и најсилен материјал во универзумот, кој ги пренесува електрична енергија многу подобро од силикон компјутерски чипови.

Откривањето на графин е вистински револуционерен настан, кој ќе им овозможи на многу промени во нашите животи. Овој материјал е толку уникатна физички својства кои фундаментално ја менува човечката природа на работите и супстанции.

Историја на откривање

Графин е две-димензионални кристал. Нејзината структура е шестоаголна решеткасти која се состои од јаглеродни атоми. Теоретски студии од графин започна долго пред добивање на вистински своите намери, бидејќи овој материјал е основа за изградба на три-димензионални графит кристали.

Дури во 1947 година Г. П. Volles тој има некои својства на графин, докажувајќи дека неговата структура е слична метали и некои карактеристики слични на оние на ултра-релативистички честички, неутрина и без маса фотони. Сепак, новиот материјал постојат некои значајни разлики кои го прават тоа единствен во својата природа. Но потврда на овие наоди се добиени само во 2004 година, кога Константин Новоселов и Андреј Geim прв пат е добиен од страна на јаглерод во слободна држава. Оваа нова супстанција се нарекува графин, и е еден од главните научници откритие. Најди оваа точка може да биде со молив. Нејзините графит прачка е составена од повеќе слоеви на графин. Како молив остава белег на хартија? Факт е дека, и покрај силата на основните компоненти на слоеви, постои многу слаба врска меѓу нив. Тие се многу лесно да падне во контакт со хартија, оставајќи трага во писмена форма.

Со користење на новиот материјал

Според научниците, сензорите кои се базирани на графин, да биде во можност да се анализира силата и состојбата на авионот, како и да се предвидат земјотресите. Но, само кога материјалот со такви својства ќе остави прекрасен лаборатории ѕид стане јасно практична примена ќе се развива во насока на супстанцијата. Во моментов ден, хемичари, физичари и електро инженери веќе се заинтересирани за уникатните способности на графин. По само неколку грама на супстанцијата може да се покрие територијата, еднаква на фудбалско игралиште.

Графин и нејзината примена потенцијално смета за производство на лесни сателити и летала. Во оваа област, новиот материјал може да го замени на јаглеродни влакна во композитни материјали. Наноматеријали може да се користи наместо на силикон транзистори и нејзината имплементација во пластична го даде електрична спроводливост.

Графин и неговата употреба се смета дека во производство прашања сензор. Овие уреди се формираат врз основа на најновите материјал ќе биде во можност да детектира најопасните молекула. Но употребата на нано-прав во производство на електрични батерии на пати да се зголеми нивната ефикасност.

Графин и нејзината примена се дискутира во оптоелектроника. На новиот материјал ќе излезе многу лесни и издржливи пластични контејнери од кои ќе ви овозможи за неколку недели да се задржи храната свежа.

Употребата на графин и се очекува да произведуваат транспарентен проводен слој потребни за монитори, соларни панели и посилни и поотпорни на механички ефекти на турбини на ветер.

Врз основа nanomaterial ќе имаат подобра спортска опрема, медицински импланти и суперкондензатори.

Исто така, графин и нејзината примена во врска со:

- висока фреквенција со висока моќ електронски уреди;
- вештачки мембрана одделување на две течни во резервоарот;
- подобрување на спроводливост својства на различни материјали;
- создавање на екранот на органски диоди кои емитуваат светлина;
- забрзан развој на нови техники за секвенцирање на ДНК;
- подобрување на течни кристали прикажува;
- балистички транзистори.

Употреба во автомобилската индустрија

Според истражувачите, специфичната енергија пристапи графин 65 kWh / kg. Оваа бројка е 47 пати повисока од онаа што се толку честа појава во денешно време литиум-јонски батерии. Овој факт, научниците ги користат за да се создаде нова генерација на полначи на батерии.

Графин полимер батерија - уредот со помош на кои максималната електрична енергија ефикасно задржана. Во моментов, на работа што се врши од страна на истражувачите во многу земји. Значаен напредок шпански научници во ова прашање. Графин-полимер батерија, тие создале има потрошувачка на енергија, стотици пати поголема од ваквата бројка за постојните батерии. Тие го користат за да им овозможат на електрични возила. Машината, која е инсталирана графин батерија, можат да патуваат без запирање на илјадници километри. За полнење на електрични извор на енергија кога исцрпеност ќе треба не повеќе од 8 минути.

допир

Научниците продолжуваат да истражуваат графин, создавање на нови и исклучителни работи. Така, nanomaterial на јаглерод најде примена во производство, кој произведува екрани на допир со широк екран. Терминот може да се појави и флексибилни уред од овој тип.

Научниците доби графин лист е со правоаголна форма и се претвори во транспарентна електрода. Тој, исто така учествуваше во работата на екранот на допир, во голема мера за намалување на издржливост, транспарентност, флексибилност, екологијата и ниска цена.

добивање на графин

Од 2004 година, кога беше отворен најновите наноматеријали, научниците владее голем број на методи за нејзината изработка. Сепак, на најосновните на овие начини се сметаат:

- механичка ексфолијација;
- раст epitaxial во вакуум;
- ладење perofaznogo хемикалија (CVD-процес).

Првиот од овие три методи е најстариот едноставна. производство графин со механичка ексфолијација е посебна примена на графит на лепило површината на леплива лента. По оваа основа, како лист хартија, да почне да се наведнуваат и unbend, одвојување на саканиот материјал. При примена на овој метод графин добие највисок квалитет. Сепак, таквите акции не се погодни за масовно производство на наноматеријали.

Кога се користи методот на epitaxial раст на тенок силикон оспорува се користат, на површинскиот слој кој е силициум карбид. Понатаму, овој материјал се загрева на многу висока температура (1000 К). Како резултат на хемиски реакции е одвоена од силикон атоми на јаглеродни атоми, од кои првиот испарува. Како резултат на тоа, пристапот до евиденцијата останува чиста графин. Во недостаток на овој метод е потребата од употреба на многу високи температури, што може да се случи за време на согорувањето на јаглеродни атоми.

Најмногу сигурен и едноставен метод што се користи за масовно производство на графин, на кардиоваскуларни заболувања-процес. Тоа е метод во која хемиска реакција помеѓу метал-обложена катализатор и јаглеводородни гасови.

Која произведува графин?

До денес, најголемата компанија, произведува нов nanomaterial се наоѓа во Кина. Името на производителот - Ningbo Morsh технологија. производство графин што започна во 2012 година.

Главниот потрошувач на nanomaterial е компанија Чонгкинг Morsh технологија. Графин го користат за производство на проводни транспарентни филмови, кои се вметнуваат во екранот на допир.

Релативно неодамна, добро позната компанија Nokia издаде патент на сензорот за слика. Како дел од овој многу потребно е неколку слоеви на графин оптички елемент инструмент. Таквиот материјал кој се користи во сензори на камерите во голема мера ја зголемува нивната чувствителност (до 1000 пати). Во исто време, забележано намалување на потрошувачката на електрична енергија. Добра камера за паметен телефон, исто така, ќе содржи графин.

Подготовка на домашна средина,

Дали е можно да се произведе графин дома? Излезе, да! Вие само треба да се блендер капацитет кујната на не помалку од 400 W, и следете го методот развиена од страна на ирската физичари.

Како се произведуваат графин дома? За таа цел чаша блендер беше влегоа 500 ml вода, со додавање на 10-25 мл на било течен детергент и 20-50 грама мелени чеша. Понатаму уредот треба да биде извршена од 10 минути до половина час, се до појавата на кашеста маса на графин снегулки. Како резултат на материјал ќе имаат висока спроводливост, кој ќе им овозможи на неговата употреба во електроди на соларни ќелии. Графин, исто така, може да го подобри својства на пластични произведена во домашни услови.

оксид nanomaterial

Научниците активно истражување и графин структура, како што внатре или на рабовите на решетката на јаглерод може да биде прикачен или содржи кислород функционални групи (а) на молекулата. Оваа солидна Нано-оксид, кој е прв на две-димензионални слики, кои се стигна до фаза на комерцијално производство. Од нано и микрочестички на оваа структура научниците сантиметар примероците.

Така, графин оксид во комбинација со јаглерод diofilizirovannym неодамна беше добиена од страна на кинеските научници. Ова е многу лесен материјал сантиметар коцка која се одржува на ливчиња на еден мал цвет. Но, оваа нова супстанција, во која графин оксид е една од најпознатите цврсти во светот.

биомедицински апликации

Графин оксид има единствена сопственост на селективност. Ова ќе им овозможи на супстанцијата да се најде биомедицински апликација. Значи, благодарение на работата на научниците беше можно да се користи графин оксид за дијагноза на рак. Откривање на рак во рана фаза од својот развој се овозможи единствен оптички и електрични својства на nanomaterial.

Исто така, графин оксид овозможува насочени испорака на лекови и дијагностика. Врз основа на овој материјал се сорпција biosensors, што укажува на молекулот на ДНК.

индустриски апликации

Различни sorbents врз основа на графин оксид може да се примени на инфицирани dezaktsivatsii природни и вештачки објекти. А намалување на активните nanomaterial можеме да обработиме подземните и површинските води, почвата и ги расчистување од радионуклидот.

Филтри од графин оксид може да обезбеди superchistotoy простории, која произведува електронски компоненти за посебни апликации. Уникатните својства на овој материјал ќе навлезат во ред хемиски сферата на технологијата. Особено, ова може да биде екстракција на радиоактивни расфрлани и ретки метали. Така, употребата на графин оксид овозможува да се извлече злато од долна руди.