1. Ommaviy ishlab chiqarishning bosqichma-bosqich rivojlanishi va katta hajmdagi muammolar bilan grafenni sanoatda qo'llash tezligi tezlashmoqda. Mavjud tadqiqot natijalariga ko'ra, birinchi tijorat ilovalari mobil qurilmalar, aerokosmik va yangi energiya bo'lishi mumkin. Batareya maydoni. Asosiy tadqiqotlar Grafen fizikadagi fundamental tadqiqotlar uchun alohida ahamiyatga ega. Bu faqat nazariy jihatdan ko'rsatilishi mumkin bo'lgan ba'zi kvant effektlarini tajribalar orqali tekshirishga imkon beradi.
2. Ikki oʻlchovli grafenda elektronlar massasi yoʻqdek koʻrinadi. Bu xususiyat grafenni relativistik kvant mexanikasini o'rganish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan noyob kondensatsiyalangan moddaga aylantiradi - chunki massasiz zarralar yorug'lik tezligida harakatlanishi kerak, shuning uchun uni relativistik kvant mexanikasi tasvirlashi kerak, bu nazariy fiziklarga yangi tadqiqot yo'nalishini taqdim etadi: ba'zilari dastlab ulkan zarracha tezlatgichlarida o'tkazilishi kerak bo'lgan tajribalar kichik laboratoriyalarda grafen bilan amalga oshirilishi mumkin. Nolinchi energiya bo'shlig'i yarimo'tkazgichlar asosan bir qatlamli grafen bo'lib, bu elektron struktura uning yuzasida gaz molekulalarining roliga jiddiy ta'sir qiladi. Ommaviy grafit bilan solishtirganda, bir qatlamli grafenning sirt reaksiya faolligini oshirish funktsiyasi grafenni gidrogenatsiyalash va oksidlanish reaktsiyalari natijalari bilan ko'rsatilgan, bu grafenning elektron tuzilishi sirt faolligini modulyatsiya qilishi mumkinligini ko'rsatadi.
3. Bundan tashqari, grafenning elektron tuzilishi gaz molekulasi adsorbsiyasining induksiyasi bilan mos ravishda o'zgarishi mumkin, bu nafaqat tashuvchilarning kontsentratsiyasini o'zgartiradi, balki turli xil grafenlar bilan doping bo'lishi mumkin. Sensor grafen kimyoviy sensorga aylanishi mumkin. Bu jarayon asosan grafenning sirt adsorbsion ishlashi bilan yakunlanadi. Ba'zi olimlarning tadqiqotlariga ko'ra, grafen kimyoviy detektorlarining sezgirligini bitta molekulani aniqlash chegarasi bilan solishtirish mumkin. Grafenning noyob ikki o'lchovli tuzilishi uni atrof-muhitga juda sezgir qiladi. Grafen elektrokimyoviy biosensorlar uchun ideal materialdir. Grafendan tayyorlangan sensorlar tibbiyotda dopamin va glyukozani aniqlash uchun yaxshi sezgirlikka ega. Transistorlar yaratish uchun tranzistorli grafen ishlatilishi mumkin. Grafen strukturasining yuqori barqarorligi tufayli bu turdagi tranzistor hali ham bitta atom shkalasida barqaror ishlashi mumkin.
4. Aksincha, hozirgi kremniy asosidagi tranzistorlar taxminan 10 nanometr shkalada barqarorligini yo'qotadi; grafendagi elektronlarning tashqi maydonga o'ta tez reaksiya tezligi undan yasalgan tranzistorlarni juda yuqori ish chastotasiga etishi mumkin. Misol uchun, IBM 2010 yil fevral oyida grafen tranzistorlarining ishlash chastotasini 100 gigagertsgacha oshirishini e'lon qildi, bu bir xil o'lchamdagi kremniy tranzistorlarnikidan oshib ketadi. Moslashuvchan displey Maishiy elektronika ko'rgazmasida egiluvchan ekran katta e'tiborni tortdi va bu kelajakda mobil qurilmalar displeylari uchun moslashuvchan displeylarni ishlab chiqish tendentsiyasiga aylandi.
5. Moslashuvchan displeyning kelajakdagi bozori keng va asosiy material sifatida grafenning istiqboli ham istiqbolli. Janubiy koreyalik tadqiqotchilar birinchi marta bir necha qatlamli grafen va shisha tolali poliester qatlamli substratdan tashkil topgan egiluvchan shaffof displeyni yaratdilar. Janubiy Koreyaning Samsung va Sungkyunkvan universiteti tadqiqotchilari kengligi 63 sm bo‘lgan egiluvchan shaffof shisha tolali poliester taxtasida televizor o‘lchamidagi sof grafen parchasini yasashdi. Ularning ta'kidlashicha, bu eng katta "ommaviy" grafen blokidir. Keyinchalik ular moslashuvchan sensorli ekran yaratish uchun grafen blokidan foydalanishdi.
6. Tadqiqotchilarning aytishicha, nazariy jihatdan odamlar smartfonlarini o‘rab, qalam kabi quloqlari orqasiga qadab qo‘yishlari mumkin. Yangi energiya batareyalari Yangi energiya batareyalari ham grafenning eng qadimgi tijorat maqsadlarida foydalanishning muhim sohasidir. Qo'shma Shtatlardagi Massachusets texnologiya instituti shaffof va deformatsiyalanadigan quyosh batareyalarini ishlab chiqarish xarajatlarini sezilarli darajada kamaytiradigan yuzasida grafen nano-qoplamalarga ega moslashuvchan fotovoltaik panellarni muvaffaqiyatli ishlab chiqdi. Bunday batareyalar tungi ko'rish ko'zoynaklari, kameralar va boshqa kichik raqamli kameralarda ishlatilishi mumkin. Qurilmadagi dastur. Bundan tashqari, grafenli super akkumulyatorlarni muvaffaqiyatli tadqiq qilish va ishlab chiqish, shuningdek, yangi energiya akkumulyatorlari batareyalarining quvvati va uzoq zaryadlash vaqti muammolarini hal qildi, bu esa yangi energiya akkumulyatori sanoatining rivojlanishini sezilarli darajada tezlashtirdi.
7. Ushbu tadqiqot natijalari seriyasi grafenni yangi energiya batareyasi sanoatida qo'llash uchun yo'l ochdi. Tuzsizlantirish grafen filtrlari boshqa tuzsizlantirish texnologiyalariga qaraganda ko'proq qo'llaniladi. Suv muhitidagi grafen oksidi plyonkasi suv bilan yaqin aloqada bo'lgandan so'ng, kengligi taxminan 0,9 nanometr bo'lgan kanal hosil bo'lishi mumkin va bu o'lchamdan kichikroq ionlar yoki molekulalar tezda o'tishi mumkin. Grafen plyonkasidagi kapillyar kanallarning o'lchami mexanik vositalar bilan qo'shimcha ravishda siqiladi va gözenek hajmi nazorat qilinadi, bu dengiz suvidagi tuzni samarali filtrlashi mumkin. Vodorod saqlash materiali grafen engil vazn, yuqori kimyoviy barqarorlik va yuqori o'ziga xos sirt maydoni afzalliklariga ega, bu uni vodorod saqlash materiallari uchun eng yaxshi nomzod qiladi. Aerokosmikda yuqori o'tkazuvchanlik, yuqori quvvat, ultra engil va nozik xususiyatlar tufayli grafenning aerokosmik va harbiy sanoatda qo'llanilishining afzalliklari ham juda mashhur.
8. 2014-yilda Amerika Qo‘shma Shtatlaridagi NASA aerokosmik sohada qo‘llaniladigan grafenli datchikni yaratdi, u yerning baland atmosferasidagi mikroelementlarni va kosmik kemalardagi strukturaviy nuqsonlarni aniqlay oladi. Grafen, shuningdek, ultra yengil samolyot materiallari kabi potentsial ilovalarda muhim rol o'ynaydi. Fotosensitiv element fotosensitiv elementning materiali sifatida grafendan foydalanadigan yangi turdagi fotosensitiv elementdir. Maxsus tuzilma orqali mavjud CMOS yoki CCD bilan solishtirganda fotosensitivlik qobiliyatini minglab marta oshirish kutilmoqda va energiya iste'moli asl nusxaning atigi 10% ni tashkil qiladi. U monitorlar va sun'iy yo'ldosh tasvirlari sohasida qo'llanilishi mumkin va kameralar, smartfonlar va boshqalarda qo'llanilishi mumkin. Kompozit materiallar Grafen asosidagi kompozit materiallar grafen ilovalari sohasida muhim tadqiqot yo'nalishi hisoblanadi. Ular energiyani saqlash, suyuq kristall qurilmalar, elektron qurilmalar, biologik materiallar, sezgir materiallar va katalizator tashuvchilar sohalarida mukammal ishlash ko'rsatgan va keng ko'lamli qo'llash istiqbollariga ega.
9. Hozirgi vaqtda grafen kompozitlarini tadqiq qilish asosan grafen polimer kompozitlari va grafenga asoslangan noorganik nanokompozitlarga qaratilgan. Grafen tadqiqotlarining chuqurlashishi bilan, grafenli armaturalarni quyma metallga asoslangan kompozitlarda qo'llash odamlarga ko'proq e'tibor qaratmoqda. Ko'p funktsiyali polimer kompozitlar va grafendan tayyorlangan yuqori quvvatli gözenekli keramika materiallari kompozit materiallarning ko'plab maxsus xususiyatlarini oshiradi. Biografen inson suyak iligi mezenximal ildiz hujayralarining osteogenik differentsiatsiyasini tezlashtirish uchun ishlatiladi va u kremniy karbidida epitaksial grafenning biosensorlarini yaratish uchun ham ishlatiladi. Shu bilan birga, grafen signal kuchi yoki chandiq to'qimalarining shakllanishi kabi xususiyatlarni o'zgartirmasdan yoki yo'q qilmasdan nerv interfeysi elektrodi sifatida ishlatilishi mumkin. Moslashuvchanligi, biologik mosligi va o'tkazuvchanligi tufayli grafen elektrodlari volfram yoki kremniy elektrodlariga qaraganda in vivo jonli ravishda ancha barqarordir. Grafen oksidi inson hujayralariga zarar bermasdan E. coli o'sishini inhibe qilishda juda samarali.
Etkazib berish vaqti: 06-noyabr 2021-yil