Графенди колдонуу

1. Массалык өндүрүштүн акырындык менен жылышы жана чоң көлөмдөгү көйгөйлөр менен графенди өнөр жайда колдонуу темпи тездетүүдө. Учурдагы изилдөө жыйынтыктарынын негизинде, биринчи коммерциялык тиркемелер мобилдик аппараттар, аэрокосмостук жана жаңы энергия болушу мүмкүн. Батарея талаасы. Негизги изилдөө Графен физикадагы фундаменталдык изилдөөлөр үчүн өзгөчө мааниге ээ. Ал эксперименттер аркылуу текшерилүүгө чейин теориялык жактан гана көрсөтүлө турган кээ бир кванттык эффекттерге мүмкүндүк берет.

2. Эки өлчөмдүү графенде электрондордун массасы жоктой сезилет. Бул касиет графенди сейрек кездешүүчү конденсацияланган материяга айландырат, аны релятивисттик кванттык механиканы изилдөө үчүн колдонсо болот – анткени массасы жок бөлүкчөлөр жарыктын ылдамдыгы менен кыймылдашы керек. башында гигант бөлүкчөлөрдүн тездеткичтеринде жүргүзүлүшү керек болгон эксперименттер чакан лабораторияларда графен менен жүргүзүлүшү мүмкүн. Нөлдүк энергия ажырымы жарым өткөргүчтөр негизинен бир катмарлуу графен болуп саналат жана бул электрондук түзүлүш анын бетиндеги газ молекулаларынын ролуна олуттуу таасир этет. Жаппай графит менен салыштырганда, бир катмарлуу графендин беттик реакциянын активдүүлүгүн жогорулатуу функциясы графенди гидрогендөө жана кычкылдануу реакцияларынын натыйжалары менен көрсөтүлөт, бул графендин электрондук структурасы беттик активдүүлүктү модуляциялай алат.

3. Мындан тышкары, графендин электрондук түзүмүн газ молекуласынын адсорбциясынын индукциясы менен тиешелүү түрдө өзгөртүүгө болот, ал алып жүрүүчүлөрдүн концентрациясын гана өзгөртпөстөн, ар кандай графендер менен аралаштырылышы мүмкүн. Сенсордук графен химиялык сенсорго айландырылат. Бул процесс негизинен графендин беттик адсорбциялык көрсөткүчтөрү менен аяктайт. Кээ бир окумуштуулардын изилдөөсүнө ылайык, графендик химиялык детекторлордун сезгичтигин бир молекуланы аныктоонун чеги менен салыштырууга болот. Графендин уникалдуу эки өлчөмдүү түзүлүшү аны курчап турган чөйрөгө өтө сезгич кылат. Графен - электрохимиялык биосенсорлор үчүн идеалдуу материал. Графенден жасалган сенсорлор медицинада дофамин менен глюкозаны аныктоо үчүн жакшы сезгичтикке ээ. Транзистордук графен транзисторлорду жасоо үчүн колдонулушу мүмкүн. Графен структурасынын жогорку туруктуулугунан улам транзистордун бул түрү дагы эле бир атомдун масштабында туруктуу иштей алат.

4. Ал эми азыркы кремний негизиндеги транзисторлор 10 нанометрге жакын масштабда туруктуулугун жоготот; графендеги электрондордун тышкы талаага өтө тез реакция ылдамдыгы андан жасалган транзисторлорду өтө жогорку иштөө жыштыгына жетет. Мисалы, IBM 2010-жылдын февраль айында графен транзисторлорунун иштөө жыштыгын 100 ГГцке чейин көбөйтө турганын жарыялаган, бул бирдей өлчөмдөгү кремний транзисторлорунан ашып кетет. Ийкемдүү дисплей Ийилүүчү экран керектөөчү электроника көргөзмөсүндө көп көңүл бурду жана ал келечекте мобилдик аппараттын дисплейлери үчүн ийкемдүү дисплей экрандарын өнүктүрүү тенденциясы болуп калды.

5. Ийкемдүү дисплейдин келечектеги рыногу кенен жана негизги материал катары графендин келечеги да келечектүү. Түштүк кореялык изилдөөчүлөр биринчи жолу графендин бир нече катмарынан жана айнек була полиэстер барак субстратынан турган ийкемдүү тунук дисплейди чыгарышты. Түштүк Кореянын Самсунг жана Сунгкюнкван университетинин изилдөөчүлөрү 63 см туурасы ийкемдүү тунук айнек булалуу полиэфирдик тактага телевизордун көлөмүндөгү таза графенди ойлоп табышты. Алардын айтымында, бул эң чоң графен блогу. Кийинчерээк алар ийкемдүү сенсордук экранды түзүү үчүн графен блогун колдонушкан.

6. Окумуштуулар теорияда адамдар смартфондорун түрп, карандаш сыяктуу кулагынын артына кадап коюшу мүмкүн экенин айтышты. Жаңы энергетикалык батарейкалар Жаңы энергетикалык батарейкалар да графендин эң алгачкы коммерциялык колдонулушунун маанилүү чөйрөсү болуп саналат. Америка Кошмо Штаттарынын Массачусетс технологиялык институту бетинде графен нано-каптамалары бар ийкемдүү фотоэлектрдик панелдерди ийгиликтүү иштеп чыкты, бул тунук жана деформациялануучу күн батареяларын өндүрүүнүн баасын бир топ кыскарта алат. Мындай батарейкалар түнкү көрүү айнектеринде, фотоаппараттарда жана башка кичинекей санарип камераларда колдонулушу мүмкүн. Аппараттагы колдонмо. Мындан тышкары, graphene супер батарейкаларды ийгиликтүү изилдөө жана өнүктүрүү, ошондой эле жаңы энергетикалык унаа батареяларынын жетишсиз кубаттуулугу жана узак кубаттоо убактысы көйгөйлөрүн чечип, жаңы энергетикалык батарея тармагын өнүктүрүүнү тездетти.

7. Изилдөө натыйжаларынын бул сериясы графенди жаңы энергетикалык батарейка тармагында колдонууга жол ачты. Тузсуздандыруу графен чыпкалары башка тузсуздандыруу технологияларына караганда көбүрөөк колдонулат. Суу чөйрөсүндөгү графен оксид пленкасы суу менен тыгыз байланышта болгондон кийин, туурасы болжол менен 0,9 нанометрдик канал пайда болушу мүмкүн жана бул өлчөмдөн кичине иондор же молекулалар тез өтүп кете алат. Графен пленкасындагы капиллярдык каналдардын өлчөмү андан ары механикалык каражаттар менен кысылып, тешикчелердин өлчөмү көзөмөлдөнөт, бул деңиз суусунун тузун эффективдүү чыпкалай алат. Суутек сактоочу материал графен жеңил салмактын, жогорку химиялык туруктуулуктун жана жогорку спецификалык беттик аянтынын артыкчылыктарына ээ, бул аны суутек сактоочу материалдар үчүн эң мыкты талапкер кылат. Жогорку өткөрүмдүүлүктүн, жогорку күчтүн, ультра жеңилдиктин жана аэрокосмостук жукалыктын өзгөчөлүктөрүнөн улам, графендин аэрокосмостук жана аскердик өнөр жайда колдонуу артыкчылыктары да өтө көрүнүктүү.

8. 2014-жылы АКШдагы НАСА аэрокосмостук талаада колдонулган графен сенсорун иштеп чыккан, ал жердин бийик тоолуу атмосферасындагы микроэлементтерди жана космостук аппараттардагы структуралык кемчиликтерди аныктай алат. Графен ошондой эле өтө жеңил учак материалдары сыяктуу потенциалдуу колдонмолордо маанилүү ролду ойнойт. Фотосезгич элемент - бул фотосезгич элементтин материалы катары графенди колдонгон фотосезгич элементтин жаңы түрү. Атайын түзүлүш аркылуу фотосезгичтик жөндөмүн учурдагы CMOS же CCD менен салыштырганда миңдеген эсеге жогорулатуу күтүлүүдө, ал эми энергия керектөө оригиналдуу 10% гана түзөт. Ал мониторлор жана спутниктен сүрөт тартуу тармагында колдонулушу мүмкүн жана камераларда, смартфондордо ж.б. колдонсо болот. Композиттик материалдар Графендин негизиндеги композиттик материалдар графенди колдонуу тармагындагы маанилүү изилдөө багыты болуп саналат. Алар энергияны сактоо, суюк кристаллдык түзүлүштөр, электрондук аппараттар, биологиялык материалдар, сезгич материалдар жана катализатор алып жүрүүчүлөр тармагында эң сонун көрсөткүчтөрдү көрсөтүштү жана Колдонуу перспективаларынын кеңири спектрине ээ.

9. Учурда графендик композиттерди изилдөө негизинен графендик полимердик композиттерге жана графендин негизиндеги органикалык эмес нанокомпозиттерге багытталган. Графенди изилдөөнүн тереңдеши менен, графендик арматураларды жапырт металл негизиндеги композиттерде колдонууга адамдар көбүрөөк көңүл буруп жатышат. Көп функционалдуу полимердик композиттер жана графенден жасалган жогорку бекем кеуектүү керамикалык материалдар композиттик материалдардын көптөгөн өзгөчө касиеттерин күчөтөт. Биографен адамдын жилик чучугунун мезенхималдык өзөк клеткаларынын остеогендик дифференциациясын тездетүү үчүн колдонулат, ошондой эле кремний карбидиндеги эпитаксиалдык графендин биосенсорлорун жасоо үчүн колдонулат. Ошол эле учурда, графен сигнал күчү же тырык тканынын пайда болушу сыяктуу касиеттерин өзгөртпөстөн же жок кылбастан, нерв интерфейси электрод катары колдонулушу мүмкүн. Ийкемдүүлүгүнөн, био шайкештигинен жана өткөргүчтүгүнөн улам графен электроддору вольфрам же кремний электроддоруна караганда in vivo бир кыйла туруктуу. Графен оксиди адамдын клеткаларына зыян келтирбестен E. coli көбөйүшүнө бөгөт коюуда абдан натыйжалуу.