形成, 科学
グラフェンとその応用。 グラフェンの発見。 現代世界におけるナノテクノロジー
比較的最近の科学技術におけるナノテクノロジーと呼ばれる新しい領域です。 この規律の見通しはただ広大ではありません。 彼らは野心的です。 「ナノ」と呼ばれる粒子は、任意の値の画分10億分の1に等しい値です。 これらのサイズは、原子や分子の大きさと比較することができます。 例えば、ナノメートルは10億分の1と呼ばれています。
科学の新しい分野の主要な方向
ナノテクノロジーは、分子や原子のレベルで問題を操作するものと呼ばれます。 そのため、科学のこの領域はまた、分子技術と呼ばれています。 その開発のための原動力は何でしたか？ 現代世界におけるナノテクノロジーは、講義のおかげで登場しているRicharda Feynmana。 その中で科学者が原子からの直接のものづくりへの障害物がないことを証明しています。
アセンブラと呼ばれる小さな粒子の効果的な操作のための手段。 任意の構造を構築するために使用することができます。この分子ナノマシン、。 例えば、アセンブラは、生体内のタンパク質を合成する自然リボソーム呼び出すことができます。
アプリケーションの球
人間の活動のすべての球を一覧表示し、ナノテクノロジーが今日使用された場合、それが原因で非常に印象的なリストでは不可能です。 だから、科学のこの分野の助けを借りて作られています。
- 超高密度記録のための装置の任意の情報。
- 様々な機器。
-センサー、 太陽電池、半導体トランジスタ。
- 情報、コンピューティングと情報技術;
- ナノインプリントおよびナノリソグラフィー。
- エネルギーを貯蔵するための装置、及び燃料電池。
- 防衛、宇宙航空アプリケーション。
- bioinstrumentary。
ロシア、アメリカ、日本、より多くの資金を持ついくつかのヨーロッパ諸国におけるナノテクノロジーのこの科学の分野では、毎年割り当てられています。 これは、研究のこの球の開発のための広大な見通しによるものです。
ナノテクノロジーだけでなく、偉大な財政コストを提供し、連邦ターゲットプログラムによれば、ロシアで開発するだけでなく、設計や研究作品を大量に運んでいます。 国内および多国籍企業のレベルで様々な科学技術システムの努力を団結しようとして目標を達成するために。
新素材
ナノテクノロジーは、その厚さが1原子のみであるダイヤモンドよりも硬いカーボンプレートを生成するために、科学者を有効にしています。 これは、グラフェンで構成されています。 これは、シリコンのコンピュータチップよりもはるかに優れた電気を伝達する宇宙の最も薄いと最強の材料です。
グラフェンの発見は、私たちの生活の中で多くの変更が可能になります本当の革命的なイベントです。 この材料は、基本的なものと物質の人間性を変えるので、独特の物理的性質です。
発見の歴史
グラフェンは、二次元結晶です。 その構造は、炭素原子からなる六方格子です。 グラフェンの理論的研究は、この材料は、三次元グラファイト結晶を構築するための基礎であることから、彼の本当のデザインを取得する前に長い始めました。
新素材を使用しました
科学者によると、グラフェンに基づいているセンサは、航空機の強度及び状態を分析するために、並びに地震を予測することができます。 このような性質を持つ材料が見事な壁の研究所になるままになります場合にのみ、しかし明確な実用的なアプリケーションは、物質の方向に展開していきます。 現時点では一日、化学者、物理学者、電気エンジニアはすでにグラフェンのユニークな機能に興味を持っています。 物質のわずか数グラムのサッカーのフィールドに等しい領土をカバーすることができた後。
グラフェンおよび潜在的に軽量人工衛星や航空機を生産する際に考慮応用。 この地域では、新材料は、置き換えることができ 、炭素繊維 で複合材料を。 ナノ材料は、それを導電性を与えるプラスチックに代えてシリコントランジスタ及びその実装を用いてもよいです。
グラフェンおよびその使用は問題センサ製造に考慮されます。 これらのデバイスは、最も危険な分子を検出することができます最新の材料に基づいて形成されています。 しかし、時代の電気電池の生産におけるナノ粉末の使用は、その有効性を高めるために。
グラフェンとその応用はオプトエレクトロニクスで議論されています。 新材料のコンテナは、食品の新鮮を保つために数週間のためにできるようになるから、非常に軽量で耐久性のあるプラスチックを消します。
グラフェンの使用とはモニター、太陽電池パネルと強く、風力タービンの機械的効果に対してより耐性に必要な透明導電性コーティングを製造することが期待されます。
ベースのナノ材料は、より良いスポーツ用品、医療用インプラント及びスーパーキャパシタを持つことになります。
また、グラフェンおよびそのアプリケーションに関連します：
- 高周波高電力電子デバイス。
- 人工膜は、タンク内の2つの液体を分離します。
- 様々な材料の伝導特性を向上させます。
- 有機発光ダイオードの表示を作成します。
- DNAシーケンシングの新技術の開発を加速します。
- 液晶ディスプレイの改善;
- 弾道トランジスタ。
自動車業界での使用
研究者によると、特定のエネルギーはグラフェン65キロワット/キロに近づきます。 この図は、リチウムイオン電池、今日とても共通しているものより47倍高いです。 この事実は、科学者たちは、バッテリ充電器の新世代を作成するために使用されています。
グラフェンポリマー電池 - 最大電力を効率的に保持された手段によって器具。 現在、上の作業は、多くの国の研究者によって行われます。 重要な進歩は、この問題では、スペイン語の科学者を達成しました。 グラフェン - ポリマー電池は、彼らが既存の電池の同様の数字よりも数百倍も大きく、エネルギー消費量を持って作成されました。 彼らは、電気自動車を装備するためにそれを使用します。 インストールされているマシン、 グラフェンのバッテリーは、何千キロを停止することなく走行することができます。 枯渇が8分を超えないを必要としません電気エネルギー源を再充電します。
タッチスクリーン
科学者たちは、新しいと比類のないものを作成し、グラフェンを探求し続けています。 したがって、カーボンナノ材料は、ワイドスクリーンとタッチスクリーンを生成する製造における応用を見出しています。 用語が表示され、このタイプの柔軟なデバイスもよいです。
グラフェンを取得
それは、最新のナノ材料をオープンした2004年以来、科学者はその準備のための多くの方法をマスターしています。 しかし、これらの方法の最も基本的には考慮されています。
- 機械的剥離。
- 真空中でのエピタキシャル成長。
- perofaznogo化学（CVD工程）を冷却します。
これらの3つの方法の最初は、最も簡単です。 機械的剥離とグラフェンの生産は、粘着テープの粘着面にグラファイトの特別なアプリケーションです。 この基礎後、紙のシートのような、所望の物質を分離し、曲げてくつろぐし始めます。 このメソッドは、グラフェンを適用する場合、最高品質を得ます。 しかし、そのような行為は、ナノ物質の大量生産には適していません。
薄いシリコンウェハのエピタキシャル成長の方法を使用する場合、炭化ケイ素である表面層を使用しています。 さらに、この材料は、非常に高い温度（1,000 K）で加熱します。 化学反応の結果として気化第その炭素原子のケイ素原子から分離されています。 その結果、記録は純粋なグラフェンのまま。 この方法の欠点は、炭素原子の燃焼中に発生する可能性が非常に高い温度を使用する必要があることです。
グラフェンの大量生産のために使用される最も信頼性が高く、簡単な方法、CVDプロセス。 これは、金属被覆された触媒と炭化水素ガスとの間で化学反応方法です。
これは、グラフェンを生成しますか？
現在までに、最大の企業は、中国に位置して、新しいナノ材料を生産します。 メーカーの名前 - 寧波Morsh技術。 彼らは2012年に開始したグラフェンの生産。
ナノ材料の主な消費者は、会社重慶Morsh技術です。 グラフェンは、タッチスクリーンディスプレイに挿入される導電性透明フィルムの生産のためにそれを使用します。
家庭環境の準備、
それは自宅でグラフェンを生成することは可能ですか？ それはそう、判明します！ あなただけではない未満400 Wのキッチンブレンダー容量を取り、そしてアイルランドの物理学者によって開発された方法を実行する必要があります。
どのように自宅でグラフェンを生成したのですか？ この目的のためにブレンダーカップは、任意の液体洗剤10~25 mlおよび粉砕スレート20〜50グラム添加することによって、水500mlに注ぎました。 さらに、デバイスは、グラフェンフレークのスラリーが現れるまで、半時間10分から実行されなければなりません。 得られた材料は、太陽電池の電極におけるその使用を可能にする高い導電性を有することになります。 グラフェンはまた、家庭環境で製造されるプラスチックの特性を改善することができます。
酸化物ナノ材料
科学者は積極的に研究し、内部またはカーボンメッシュの縁にそのようなグラフェン構造体は、分子の付着または酸素含有官能基（複数可）されています。 この固体ナノ酸化物は、それらの商業生産の段階に達した第1の2次元画像、です。 このような構造のナノ及び微粒子からの科学者が作製したサンプルをセンチメートル。
このように、カーボンdiofilizirovannymとの組み合わせでの酸化グラフェンは最近、中国の科学者によって得られました。 これは、小さな花の花びらの上に保持されている非常に軽量素材センチの立方体です。 しかし、この新物質は、ここでの酸化グラフェンは、世界で最も固体の一つです。
生物医学的応用
酸化グラフェンは、選択性のユニークな性質を持っています。 これは、物質が生物医学アプリケーションを見つけることができるようになります。 だから、科学者の仕事のおかげで、がんの診断のためのグラフェン酸化物を使用することが可能でした。 その開発の初期段階で癌を検出ナノ材料のユニークな光学的および電気的特性を可能にします。
また、グラフェン酸化物は、薬や診断薬の標的送達することができます。 この材料に基づいてDNA分子を指し、収着バイオセンサです。
産業用アプリケーション
酸化グラフェンに基づいて種々の吸着剤は、感染dezaktsivatsii天然および人工のオブジェクトに適用してもよいです。 活性ナノ材料の切断は、地下水や地表水、土壌および放射性核種からそれらをクリアを処理することができます。
酸化グラフェンからフィルタは、特別な用途のための電子部品を生成superchistotoy施設を提供することができます。 この材料のユニークな特性は、ファインケミカル球技術に浸透します。 特に、これは、放射性散乱及びレアメタルの抽出であってもよいです。 このように、グラフェン酸化物の使用は、低品位鉱石から金を抽出することができます。
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