แกรฟีนและการประยุกต์ใช้ การค้นพบของกราฟีน นาโนเทคโนโลยีในโลกสมัยใหม่

ค่อนข้างเร็ว ๆ นี้ในวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเป็นพื้นที่ใหม่ที่เรียกว่านาโนเทคโนโลยี โอกาสสำหรับการมีระเบียบวินัยนี้ไม่ได้เป็นเพียงที่กว้างใหญ่ พวกเขามีความทะเยอทะยาน อนุภาคเรียกว่า "นาโน" เป็นค่าเท่ากับหนึ่งพันล้านส่วนของค่าใด ๆ ขนาดเหล่านี้สามารถถูกเมื่อเทียบกับขนาดของอะตอมและโมเลกุล ยกตัวอย่างเช่นนาโนเมตรเรียกว่าหนึ่งพันล้านของหนึ่งเมตร

ทิศทางหลักของสนามใหม่ของวิทยาศาสตร์

นาโนเทคโนโลยีที่เรียกว่าผู้ที่จัดการเรื่องนี้ในระดับโมเลกุลและอะตอม ดังนั้นพื้นที่ของวิทยาศาสตร์นี้จะเรียกว่าเทคโนโลยีโมเลกุล อะไรเป็นแรงผลักดันในการพัฒนาของตนหรือไม่ นาโนเทคโนโลยีในโลกสมัยใหม่ได้ปรากฏตัวขึ้นต้องขอบคุณการบรรยาย Richarda Feynmana ในนั้นนักวิทยาศาสตร์ได้พิสูจน์แล้วว่ามีอุปสรรคในการสร้างสิ่งโดยตรงจากอะตอมไม่มี

หมายถึงการจัดการที่มีประสิทธิภาพของอนุภาคเล็ก ๆ ที่เรียกว่าแอสเซม นี้ nanomachine โมเลกุลซึ่งสามารถนำมาใช้ในการสร้างโครงสร้างใด ๆ ตัวอย่างเช่นผู้ประกอบสามารถเรียกว่าไรโบโซมธรรมชาติสังเคราะห์โปรตีนในสิ่งมีชีวิต

นาโนเทคโนโลยีในโลกสมัยใหม่นี้ไม่เพียงพื้นที่เดียวของความเชี่ยวชาญ พวกเขาเป็นตัวแทนขอบเขตกว้างของการวิจัยที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับวิทยาศาสตร์พื้นฐานจำนวนมาก ในหมู่พวกเขาฟิสิกส์เคมีและชีววิทยา ตามที่นักวิทยาศาสตร์วิทยาศาสตร์เหล่านี้จะมีแรงผลักดันที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการพัฒนากับฉากหลังของการปฏิวัติเทคโนโลยีนาโนมา

รูปทรงกลมของแอพลิเคชัน

รายชื่อทรงกลมทั้งหมดของกิจกรรมของมนุษย์ที่มีการใช้นาโนเทคโนโลยีในวันนี้มันเป็นไปไม่ได้เพราะของรายการที่น่าประทับใจมาก ดังนั้นด้วยความช่วยเหลือของสาขาวิทยาศาสตร์นี้มีการผลิต:

- อุปกรณ์สำหรับการบันทึก superdense ข้อมูลใด ๆ
- อุปกรณ์ต่างๆ
- เซ็นเซอร์, เซลล์แสงอาทิตย์, ทรานซิสเตอร์สารกึ่งตัวนำ
- ข้อมูลคอมพิวเตอร์และเทคโนโลยีสารสนเทศ
- nanoimprint และ nanolithography;
- อุปกรณ์สำหรับการจัดเก็บพลังงานและเซลล์เชื้อเพลิง
- การป้องกันพื้นที่และการบินประยุกต์ใช้
- bioinstrumentary

บนสนามทางวิทยาศาสตร์ของนาโนเทคโนโลยีในรัสเซีย, สหรัฐอเมริกา, ญี่ปุ่นและหลายประเทศในยุโรปด้วยการระดมทุนมากขึ้นจะถูกจัดสรรในแต่ละปี เพราะนี่คือโอกาสมากมายสำหรับการพัฒนาของรูปทรงกลมของการวิจัยครั้งนี้

นาโนเทคโนโลยีมีการพัฒนาในรัสเซียตามโปรแกรมเป้าหมายของรัฐบาลกลางซึ่งมีค่าใช้จ่ายทางการเงินที่ไม่เพียง แต่ที่ดี แต่ยังถือเป็นจำนวนมากของการออกแบบและการวิจัยผลงาน เพื่อให้บรรลุเป้าหมายที่จะไปรวมตัวกันด้วยความพยายามของระบบทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีต่างๆในระดับชาติและ บริษัท ข้ามชาติ

วัสดุใหม่

นาโนเทคโนโลยีได้เปิดใช้งานนักวิทยาศาสตร์ในการผลิตแผ่นคาร์บอนหนักกว่าเพชรที่มีความหนาเพียงหนึ่งอะตอม มันประกอบไปด้วยกราฟีน มันเป็นวัสดุที่บางที่สุดและแข็งแกร่งที่สุดในจักรวาลซึ่งส่งไฟฟ้าที่ดีกว่าชิปคอมพิวเตอร์ซิลิกอน

การค้นพบของกราฟีนเป็นเหตุการณ์ปฏิวัติที่แท้จริงซึ่งจะช่วยให้การเปลี่ยนแปลงมากในชีวิตของเรา วัสดุนี้เป็นคุณสมบัติทางกายภาพที่ไม่ซ้ำกันเพื่อให้พื้นฐานการเปลี่ยนแปลงธรรมชาติของมนุษย์ในสิ่งและสาร

ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ

Graphene เป็นผลึกสองมิติ โครงสร้างของมันเป็นตาข่ายหกเหลี่ยมที่ประกอบด้วยอะตอมคาร์บอน การศึกษาทางทฤษฎีของกราฟีนเริ่มต้นนานก่อนที่จะได้รับการออกแบบที่แท้จริงของเขาตั้งแต่วัสดุนี้เป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างผลึกกราไฟท์สามมิติ

แม้ในปี 1947 จีพี Volles เขามีคุณสมบัติของกราฟีนบางพิสูจน์ว่าโครงสร้างเป็นโลหะที่คล้ายกันและบางลักษณะคล้ายกับของอนุภาคอัลตร้าสัมพันธ์นิวตริโนและโฟตอนเยอะ แต่วัสดุใหม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญบางอย่างที่ทำให้มันไม่ซ้ำกันในธรรมชาติของมัน แต่ยืนยันการค้นพบเหล่านี้ได้เฉพาะในปี 2004 เมื่อคอนสแตนตินโนโวเซลฟและ อันเดรย์ Geim ที่ได้รับเป็นครั้งแรกโดยคาร์บอนในรัฐอิสระ สารตัวใหม่นี้เรียกว่ากราฟีนและเป็นนักวิทยาศาสตร์ค้นพบที่สำคัญ ค้นหารายการนี้สามารถอยู่ในดินสอ ก้านกราไฟท์มันถูกสร้างขึ้นจากหลายชั้นของกราฟีน วิธีการที่ไม่ดินสอใบเครื่องหมายบนกระดาษหรือไม่? ความจริงก็คือว่าแม้จะมีความแข็งแรงขององค์ประกอบหลักของชั้นที่มีการเชื่อมโยงที่อ่อนแอมากระหว่างพวกเขา พวกเขาจะง่ายมากที่จะตกอยู่ในการติดต่อกับกระดาษที่ทิ้งร่องรอยในการเขียน

การใช้วัสดุใหม่

ตามที่นักวิทยาศาสตร์เซ็นเซอร์ที่อยู่บนพื้นฐานของกราฟีนจะสามารถวิเคราะห์ความแข็งแรงและสภาพของเครื่องบินเช่นเดียวกับการคาดการณ์การเกิดแผ่นดินไหว แต่เมื่อวัสดุที่มีคุณสมบัติดังกล่าวจะออกจากห้องปฏิบัติการผนังที่สวยงามกลายเป็นโปรแกรมการปฏิบัติที่ชัดเจนจะมีการพัฒนาไปในทิศทางของสาร ในปัจจุบัน วันนักเคมี นักฟิสิกส์และวิศวกรไฟฟ้าที่มีอยู่แล้วมีความสนใจในความสามารถที่เป็นเอกลักษณ์ของกราฟีน หลังจากนั้นเพียงไม่กี่กรัมของสารที่สามารถครอบคลุมดินแดนเท่ากับสนามฟุตบอล

แกรฟีนและการประยุกต์ใช้อาจพิจารณาได้ว่าในการผลิตดาวเทียมที่มีน้ำหนักเบาและอากาศยาน ในบริเวณนี้วัสดุใหม่สามารถทดแทน เส้นใยคาร์บอน ใน วัสดุคอมโพสิต วัสดุนาโนอาจจะนำมาใช้แทนทรานซิสเตอร์ซิลิคอนและการดำเนินงานของพลาสติกให้การนำไฟฟ้า

แกรฟีนและการใช้งานจะมีการพิจารณาในเรื่องการผลิตเซ็นเซอร์ อุปกรณ์เหล่านี้จะเกิดขึ้นบนพื้นฐานของวัสดุล่าสุดจะสามารถตรวจพบโมเลกุลที่อันตรายที่สุด แต่การใช้นาโนผงในการผลิตแบตเตอรี่ไฟฟ้าในช่วงเวลาที่จะเพิ่มประสิทธิภาพของพวกเขา

แกรฟีนและการประยุกต์ใช้จะกล่าวถึงในใยแก้วนำแสง ของวัสดุใหม่ที่จะเปิดออกพลาสติกมากน้ำหนักเบาและทนทานจากการที่ภาชนะบรรจุที่จะช่วยให้ไม่กี่สัปดาห์ที่ผ่านมาเพื่อให้อาหารสด

การใช้งานของกราฟีนและคาดว่าจะผลิตเคลือบนำโปร่งใสจำเป็นสำหรับจอภาพ, แผงเซลล์แสงอาทิตย์และแข็งแรงและทนต่อผลกระทบทางกลของกังหันลม

จากวัสดุนาโนจะมีอุปกรณ์กีฬาที่ดีกว่าการปลูกถ่ายทางการแพทย์และซุปเปอร์

นอกจากนี้กราฟีนและการประยุกต์ใช้ที่เกี่ยวข้องกับ:

- อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ความถี่สูงสูงกำลัง;
- เมมเบรนเทียมแยกสองของเหลวในถัง;
- ปรับปรุงสมบัติการนำไฟฟ้าของวัสดุต่างๆ
- การสร้างการแสดงผลบนเปล่งแสงอินทรีย์ไดโอด;
- เร่งพัฒนาเทคนิคใหม่ของลำดับดีเอ็นเอ;
- การปรับปรุงการแสดงผลึกเหลว
- ทรานซิสเตอร์ขีปนาวุธ

การใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์

ตามที่นักวิจัยพลังงานเฉพาะวิธีกราฟีน 65 กิโลวัตต์ / กก. ตัวเลขนี้เป็น 47 เท่าสูงกว่าคนที่อยู่ร่วมกันได้ดังนั้นในปัจจุบันแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ความจริงเรื่องนี้นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้ในการสร้างคนรุ่นใหม่ของเครื่องชาร์จแบตเตอรี่

แบตเตอรี่ลิเมอร์แกรฟีน - อุปกรณ์โดยใช้วิธีการที่ใช้พลังงานไฟฟ้าสูงสุดเก็บไว้อย่างมีประสิทธิภาพ ปัจจุบันทำงานที่มันจะดำเนินการโดยนักวิจัยในหลายประเทศ ความคืบหน้าสำคัญที่ประสบความสำเร็จนักวิทยาศาสตร์สเปนในเรื่องนี้ แบตเตอรี่ลิเมอร์แกรฟีนที่พวกเขาสร้างขึ้นมีการใช้พลังงานหลายร้อยครั้งยิ่งใหญ่กว่าร่างคล้ายกันสำหรับแบตเตอรี่ที่มีอยู่ พวกเขาใช้มันเพื่อให้ยานพาหนะไฟฟ้า เครื่องซึ่งมีการติดตั้ง แบตเตอรี่กราฟีน, สามารถเดินทางได้โดยไม่ต้องหยุดหลายพันกิโลเมตร เพื่อชาร์จแหล่งพลังงานไฟฟ้าเมื่ออ่อนเพลียจะต้องไม่เกิน 8 นาที

ทัชสกรีน

นักวิทยาศาสตร์ยังคงสำรวจ graphene, การสร้างสิ่งใหม่ ๆ และที่เหนือชั้น ดังนั้นวัสดุนาโนคาร์บอนได้พบการประยุกต์ใช้ในการผลิตที่ผลิตหน้าจอแบบสัมผัสกับหน้าจอกว้าง ระยะนี้อาจปรากฏและอุปกรณ์ที่มีความยืดหยุ่นประเภทนี้

นักวิทยาศาสตร์ได้แผ่นกราฟีนเป็นรูปทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้าและกลายเป็นขั้วไฟฟ้าที่โปร่งใส นอกจากนี้เขายังได้มีส่วนร่วมในการทำงานของหน้าจอสัมผัสอย่างยิ่งการลดความทนทาน, ความโปร่งใสและความยืดหยุ่นเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและต้นทุนต่ำ

ได้รับกราฟีน

ตั้งแต่ปี 2004 เมื่อมันถูกเปิด nanomaterials ใหม่ล่าสุดนักวิทยาศาสตร์ได้เข้าใจจำนวนของวิธีการในการจัดทำของมัน อย่างไรก็ตามพื้นฐานที่สุดของวิธีการเหล่านี้ได้รับการพิจารณา:

- ขัดกล
- การเจริญเติบโต epitaxial ในสูญญากาศ;
- ระบายความร้อน perofaznogo เคมี (CVD กระบวนการ)

ครั้งแรกของทั้งสามวิธีคือที่ง่ายที่สุด การผลิตกราฟีนที่มีการขัดกลเป็นโปรแกรมพิเศษของกราไฟท์กับพื้นผิวกาวเทปกาว หลังจากที่มูลนิธินี้เช่นแผ่นกระดาษเริ่มจะโค้งงอและทำให้ตรงแยกวัสดุที่ต้องการ เมื่อใช้วิธีการนี้ได้รับกราฟีนที่มีคุณภาพสูงสุด อย่างไรก็ตามการกระทำดังกล่าวจะไม่เหมาะสำหรับการผลิตมวลของวัสดุนาโน

เมื่อมีการใช้วิธีการของการเจริญเติบโตของ epitaxial ซิลิคอนเวเฟอร์บางมีการใช้ชั้นผิวซึ่งเป็นซิลิกอนคาร์ไบด์ นอกจากนี้วัสดุนี้จะมีความร้อนที่อุณหภูมิสูงมาก (1000 K) อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาทางเคมีจะถูกแยกออกจากอะตอมซิลิกอนของอะตอมคาร์บอนแรกที่กลายเป็นไอ เป็นผลให้การบันทึกยังคงกราฟีนบริสุทธิ์ ข้อเสียของวิธีนี้คือความจำเป็นของการใช้อุณหภูมิที่สูงมากซึ่งสามารถเกิดขึ้นในระหว่างการเผาไหม้ของคาร์บอนอะตอม

วิธีที่เชื่อถือได้มากที่สุดและง่ายใช้สำหรับการผลิตมวลของกราฟีนเป็นกระบวนการ CVD มันเป็นวิธีการที่ปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างโลหะเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาและสารไฮโดรคาร์บอนก๊าซ

ซึ่งเป็นผู้ผลิต graphene?

ในวันที่ บริษัท ที่ใหญ่ที่สุด, ผลิตวัสดุนาโนใหม่ตั้งอยู่ในประเทศจีน ชื่อของผู้ผลิต - หนิงโป Morsh เทคโนโลยี การผลิต graphene พวกเขาเริ่มต้นในปี 2012

ผู้บริโภคหลักของวัสดุนาโนเป็น บริษัท ฉงชิ่ง Morsh เทคโนโลยี แกรฟีนใช้สำหรับการผลิตฟิล์มโปร่งใสเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าซึ่งจะแทรกเข้าไปในการแสดงผลหน้าจอสัมผัส

ค่อนข้างเร็ว ๆ นี้ซึ่งเป็น บริษัท ที่รู้จักกันดี Nokia ได้ออกสิทธิบัตรบนเซ็นเซอร์ภาพ ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของที่จำเป็นมากเป็นชั้นไม่กี่ขององค์ประกอบเครื่องดนตรี graphene ออปติคอล เช่นวัสดุที่ใช้ในการเซ็นเซอร์ของกล้องที่เพิ่มขึ้นอย่างมากไวของพวกเขา (ได้ถึง 1000 ครั้ง) ในขณะเดียวกันตั้งข้อสังเกตในการลดปริมาณการใช้ไฟฟ้า กล้องที่ดีสำหรับมาร์ทโฟนยังจะมีกราฟีน

เตรียมความพร้อมของสภาพแวดล้อมภายในประเทศ

มันเป็นไปได้ในการผลิตกราฟีนที่บ้าน? มันจะเปิดออกใช่! คุณเพียงแค่ต้องใช้ความจุเครื่องปั่นห้องครัวไม่น้อยกว่า 400 W และทำตามวิธีการที่พัฒนาโดยนักฟิสิกส์ชาวไอริช

วิธีการไม่ผลิตกราฟีนที่บ้าน? เพื่อจุดประสงค์นี้ถ้วยปั่นถูกเท 500 มิลลิลิตรของน้ำโดยการเพิ่ม 10-25 มิลลิลิตรผสมน้ำยาทำความสะอาดใด ๆ และ 20-50 กรัมของกระดานชนวนบด นอกจากนี้อุปกรณ์ที่ควรจะทำงานจาก 10 นาทีถึงครึ่งชั่วโมงจนลักษณะของสารละลายของสะเก็ด graphene ที่ วัสดุที่เกิดจะมีการนำสูงที่จะช่วยให้การใช้งานในขั้วไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์ แกรฟีนยังสามารถปรับปรุงคุณสมบัติของพลาสติกที่ผลิตในสภาพแวดล้อมภายในประเทศ

วัสดุนาโนออกไซด์

นักวิทยาศาสตร์วิจัยอย่างแข็งขันและโครงสร้าง graphene ดังกล่าวว่าภายในหรือบนขอบของตาข่ายคาร์บอนที่แนบมาหรือการทำงานเป็นกลุ่มที่มีออกซิเจน (s) ของโมเลกุล นี้เป็นของแข็งนาโนออกไซด์ซึ่งเป็นภาพสองมิติครั้งแรกที่ได้มาถึงขั้นตอนการผลิตในเชิงพาณิชย์ จากนาโนและไมโครของโครงสร้างนี้ตัวอย่างนักวิทยาศาสตร์เซนติเมตรผลิต

ดังนั้นออกไซด์ graphene ร่วมกับ diofilizirovannym คาร์บอนที่ได้รับเมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิทยาศาสตร์จีน นี่คือน้ำหนักเบามากลูกบาศก์เซนติเมตรวัสดุซึ่งจะจัดขึ้นในกลีบของดอกไม้เล็ก ๆ แต่สารตัวใหม่นี้ซึ่งในออกไซด์ graphene เป็นหนึ่งในที่มั่นคงที่สุดในโลก

การใช้งานทางการแพทย์

แกรฟีนออกไซด์มีคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของการคัดสรร นี้จะช่วยให้สารที่จะหาการประยุกต์ใช้ทางการแพทย์ ดังนั้นต้องขอบคุณการทำงานของนักวิทยาศาสตร์เป็นไปได้ที่จะใช้กราฟีนออกไซด์สำหรับการวินิจฉัยของโรคมะเร็ง ตรวจหามะเร็งในระยะเริ่มต้นของการพัฒนาที่ไม่ซ้ำกันช่วยให้คุณสมบัติทางแสงและไฟฟ้าของวัสดุนาโน

นอกจากนี้กราฟีนออกไซด์ช่วยให้การส่งมอบที่ตรงเป้าหมายของยาเสพติดและการวินิจฉัยโรค บนพื้นฐานของวัสดุนี้มีไบโอเซนเซอร์ดูดซับชี้ไปที่โมเลกุลดีเอ็นเอ

ประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม

ตัวดูดซับต่างๆบนพื้นฐานของออกไซด์ graphene อาจจะนำไปใช้กับวัตถุธรรมชาติและที่มนุษย์สร้าง dezaktsivatsii ที่ติดเชื้อ ตัดของวัสดุนาโนที่ใช้งานสามารถประมวลผลน้ำใต้ดินและน้ำผิวดินและล้างพวกเขาจาก radionuclide

กรองจากกราฟีนออกไซด์สามารถให้สถานที่ superchistotoy ซึ่งเป็นผู้ผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์สำหรับการใช้งานพิเศษ คุณสมบัติเฉพาะของวัสดุนี้จะเจาะเข้าไปในเทคโนโลยีทรงกลมสารเคมีที่ดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งนี้อาจจะสกัดโลหะมีฝนฟ้าคะนองกระจายและหายากของสารกัมมันตรังสี ดังนั้นการใช้งานของกราฟีนออกไซด์ช่วยในการสกัดทองจากแร่เกรดต่ำ