Aa Aa Aa
Aa Aa Aa
Pročytaty vgolos
Zupynyty čytannja

6 golovnyh pytań ta vidpovidej pro grafen

6 головних питань та відповідей про графен

Napevno, vy neodnorazovo čuly pro grafen i naviť bačyly rizni eksperymenty na video, de pojasnjujeťsja roľ ta možlyvosti grafenu v konstrujuvanni čy energetyci. Ščo ž ce za material i jak vin može zminyty potočnyj stan tehnologij ta naukovyh doslidžeń u sviti?
Напевно, ви неодноразово чули про графен і навіть бачили різні експерименти на відео, де пояснюється роль та можливості графену в конструюванні чи енергетиці. Що ж це за матеріал і як він може змінити поточний стан технологій та наукових досліджень у світі?
Читати кирилицею

Speciaľni možlyvosti

Pročytaty vgolos
Zupynyty čytannja
Kontrastna versija
  Що таке графен?. Графен — це перший досліджений (однак не єдиний) двомірний кристал. Його решітка утворена атомами вуглецю, впорядкованими у площині в гексагональну структуру, яка виглядає як зєднані між собою шестикутники. Товщина графену — 1 атом. Довгий час вважалося, що двомірні матеріали існувати не можуть. Однак у 2004 році британські фізики Андрій Гейм і Костянтин Новосьолов не тільки створили і таким чином довели існування графену, але й дослідили електонні властивості матеріалу. У 2010 році вони отримали Нобелевську премію з фізики — за новаторські експеримети з двомірним матеріалом графеном. Чи можливо зробити графен в домашніх умовах?. Так. Для цього потрібний шматочок якісного графіту і звичайний скотч. Це — саме той спосіб, за допомогою якого графен був вперше отриманий для лабораторних досліджень. Основою методу є факт, що звязки між шарами графіту надзвичайно слабкі та легко руйнуються. Якщо скотч спочатку прикласти липкою поверхнею до графіту і відірвати, то маленькі фрагменти матеріалу залишаться на поверхні з клеєм. Товщина фрагментів буде кілька мікронів, — але це ще не графен. Далі потрібно кілька разів повторити одну просту вправу: скласти скотч навпіл (щоби половинки торкалися одна одну липкими поверхнями) і розтягувати кінці скотчу в протилежні сторони. Така процедура робить кожний фрагмет приблизно вдвіччі тоншим і після 10-15 складань-розтягувань значна частина графіту буде товщиною в один атомний шар. Це і є графен. Чим особливий графен?. Графен має цілий ряд унікальних властивостей: Це — найміцніший матеріал. В перерахунку на одиницю товщини, графен в 200 разів міцніший за сталь. Графен можна розтягнути на 20%, перш ніж він порветься, що неможливо навіть уявити для інших кристалів. Такі механічні властивості є результатом надзвичайно малої відстані і сильного звязку між атомами вуглецю. Теоретичні розрахунки показують, що гамак із графену розміром 1 x 1 м може витримати вагу до 8 кг. Графен є чудовим провідником електричного струму і тримає рекорд за параметром рухливості електронів при кімнатній температурі. Цікаво, що електрони рухаються в графені так, ніби у них немає маси. Це — також найтонший матеріал. Всього лиш 5 г графену достатньо, щоби повністю покрити футбольне поле. Якщо до цього переліку додати, що графен є прозорим і хімічно інертним, то стає очевидним, що матеріал має неабиякий потенціал для використання у найрізноманітніших сферах — від електроніки до будівництва. Де використовується графен?. Комерційних виробів з графеном зараз зовсім небагато, але вже зараз можна купити графенові чорнила для принтера, які проводять електричний струм і таким чином дозволяють друкувати електричне коло практично на будь-якій поверхні. Також продаються смартфони з графеновим екраном, який не розбивається і не тріскає при падінні. Графен вже знайшов своє, поки досить обмежене, застосування в батареях і спортивному обладнанні. Багато компаній (включаючи таких гігантів як Samsung та Intel) ведуть активні розробки і шукають нові області застосування для графену. В яких областях графен може створити революцію?. Найбільш перспективними областями застосування графену в майбутньому є сенсори і наноелектоніка. За рахунок надзвичайно великої площі поверхні по відношенню до обєму і за рахунок високої провідності матеріалу продемонстровані на сьогодні сенсори на основі графену мають неперевешену чутливість і короткий час відгуку. Стосовно наноелектроніки, з кожним днем все більше вчених схиляєтся до думки, що в далекій перспективі графен замінить кремній. Це — єдиний досліджений провідник, який дозволяє робити транзистори розміром менше 10 нм і при цьому залишатися стабільним при нормальних умовах. Чи існують інші двомірні матеріали, крім графену?. Так. Клас двомірних кристалів зараз вже досить великий і включає понад 30 відомих матеріалів. Сюди входять як похідні графену (наприклад, флюорінований графен, який є двомірним аналогом тефлону), так і матеріали без вуглецю (наприклад, нітрид бору). Надзвичайно активним науковим напрямком зараз є вивчення гетероструктур — коли 2 або більше двомірних матеріали накладаються один на одного, щоб утворити стек. Такі структури часто демонструють унікальні властивості, яких немає у їхніх складових, і таким чином розширюють сферу потенційного застосуванни 2D-матеріалів.   Від редакції: автор публікації — спікер конференції Brain&Ukraine, учасник групи науковців, яка у 2010 році отримала Нобелівську премію за новаторські експерименти з двомірним матеріалом графеном.
23.06.2017,11:01
1
Leonid Ponomarenko

Ščo take grafen?

Grafen — ce peršyj doslidženyj (odnak ne jedynyj) dvomirnyj krystal. Jogo rešitka utvorena atomamy vuglecju, vporjadkovanymy u ploščyni v geksagonaľnu strukturu, jaka vygljadaje jak z’jednani miž soboju šestykutnyky. Tovščyna grafenu — 1 atom.

Dovgyj čas vvažalosja, ščo dvomirni materialy isnuvaty ne možuť. Odnak u 2004 roci brytanśki fizyky Andrij Gejm i Kostjantyn Novośolov ne tiľky stvoryly i takym čynom dovely isnuvannja grafenu, ale j doslidyly elektonni vlastyvosti materialu. U 2010 roci vony otrymaly Nobelevśku premiju z fizyky — za «novatorśki eksperymety z dvomirnym materialom grafenom».

Čy možlyvo zrobyty grafen v domašnih umovah?

Tak. Dlja ćogo potribnyj šmatočok jakisnogo grafitu i zvyčajnyj skotč. Ce — same toj sposib, za dopomogoju jakogo grafen buv vperše otrymanyj dlja laboratornyh doslidžeń. Osnovoju metodu je fakt, ščo zv’jazky miž šaramy grafitu nadzvyčajno slabki ta legko rujnujuťsja.

Jakščo skotč spočatku pryklasty lypkoju poverhneju do grafitu i vidirvaty, to maleńki fragmenty materialu zalyšaťsja na poverhni z klejem. Tovščyna fragmentiv bude kiľka mikroniv, — ale ce šče ne grafen. Dali potribno kiľka raziv povtoryty odnu prostu vpravu: sklasty skotč navpil (ščoby polovynky torkalysja odna odnu lypkymy poverhnjamy) i roztjaguvaty kinci skotču v protyležni storony. Taka procedura robyť kožnyj fragmet pryblyzno vdvičči tonšym i pislja 10-15 «skladań-roztjaguvań» značna častyna grafitu bude tovščynoju v odyn atomnyj šar. Ce i je grafen.

Čym osoblyvyj grafen?

Grafen maje cilyj rjad unikaľnyh vlastyvostej:

  • Ce — najmicnišyj material. V pererahunku na odynycju tovščyny, grafen v 200 raziv micnišyj za staľ.
  • Grafen možna roztjagnuty na 20%, perš niž vin porveťsja, ščo nemožlyvo naviť ujavyty dlja inšyh krystaliv. Taki mehanični vlastyvosti je rezuľtatom nadzvyčajno maloї vidstani i syľnogo zv’jazku miž atomamy vuglecju. Teoretyčni rozrahunky pokazujuť, ščo «gamak» iz grafenu rozmirom 1 x 1 m može vytrymaty vagu do 8 kg.
  • Grafen je čudovym providnykom elektryčnogo strumu i trymaje rekord za parametrom ruhlyvosti elektroniv pry kimnatnij temperaturi. Cikavo, ščo elektrony ruhajuťsja v grafeni tak, niby u nyh nemaje masy.
  • Ce — takož najtonšyj material. Vśogo lyš 5 g grafenu dostatńo, ščoby povnistju pokryty futboľne pole.
  • Jakščo do ćogo pereliku dodaty, ščo grafen je prozorym i himično inertnym, to staje očevydnym, ščo material maje neabyjakyj potencial dlja vykorystannja u najriznomanitnišyh sferah — vid elektroniky do budivnyctva.
01/ 02
Grafenovi čornyla dlja printeru i elementy elekryčnogo kola nadrukovani takymy čornylamy. (Fotografiї Leonida Ponomarenko, vidznjato 21 červnja na Graphene Industry Showcase jakyj vidbuvajeťsja zaraz v Mančesteri v National Graphene Institute)

De vykorystovujeťsja grafen?

Komercijnyh vyrobiv z grafenom zaraz zovsim nebagato, ale vže zaraz možna kupyty grafenovi čornyla dlja pryntera, jaki provodjať elektryčnyj strum i takym čynom dozvoljajuť drukuvaty elektryčne kolo praktyčno na buď-jakij poverhni.

Takož prodajuťsja smartfony z grafenovym ekranom, jakyj ne rozbyvajeťsja i ne triskaje pry padinni. Grafen vže znajšov svoje, poky dosyť obmežene, zastosuvannja v batarejah i sportyvnomu obladnanni. Bagato kompanij (vključajučy takyh gigantiv jak Samsung ta Intel) veduť aktyvni rozrobky i šukajuť novi oblasti zastosuvannja dlja grafenu.

Vereseń 2016: Laureat Nobelivśkoї premiї z fizyky 2010 roku Kostjantyn Novośolov demonstruje komercijnyj smartfon, sensornyj ekran (touchscreen) u jakomu vygotovlenyj z grafenu

Vereseń 2016: Laureat Nobelivśkoї premiї z fizyky 2010 roku Kostjantyn Novośolov demonstruje komercijnyj smartfon, sensornyj ekran (touchscreen) u jakomu vygotovlenyj z grafenu

V jakyh oblastjah grafen može stvoryty revoljuciju?

Najbiľš perspektyvnymy oblastjamy zastosuvannja grafenu v majbutńomu je sensory i nanoelektonika. Za rahunok nadzvyčajno velykoї plošči poverhni po vidnošennju do ob’jemu i za rahunok vysokoї providnosti materialu prodemonstrovani na śogodni sensory na osnovi grafenu majuť neperevešenu čutlyvisť i korotkyj čas vidguku.

Stosovno nanoelektroniky, z kožnym dnem vse biľše včenyh shyljajetsja do dumky, ščo v dalekij perspektyvi grafen zaminyť kremnij. Ce — jedynyj doslidženyj providnyk, jakyj dozvoljaje robyty tranzystory rozmirom menše 10 nm i pry ćomu zalyšatysja stabiľnym pry normaľnyh umovah.

01/ 02
Eksperymentaľna policejśka mašyna BAC Mono.  Zadnje krylo mašyny vygotovleno z kompozytnogo materialu z vykorystannjam grafenu

Čy isnujuť inši dvomirni materialy, krim grafenu?

Tak. Klas dvomirnyh krystaliv zaraz vže dosyť velykyj i vključaje ponad 30 vidomyh materialiv. Sjudy vhodjať jak pohidni grafenu (napryklad, fljuorinovanyj grafen, jakyj je dvomirnym analogom teflonu), tak i materialy bez vuglecju (napryklad, nitryd boru).

Nadzvyčajno aktyvnym naukovym naprjamkom zaraz je vyvčennja geterostruktur — koly 2 abo biľše dvomirnyh materialy nakladajuťsja odyn na odnogo, ščob utvoryty stek. Taki struktury často demonstrujuť unikaľni vlastyvosti, jakyh nemaje u їhnih skladovyh, i takym čynom rozšyrjujuť sferu potencijnogo zastosuvanny 2D-materialiv.

 

Vid redakciї: avtor publikaciї — spiker konferenciї Brain&Ukraine, učasnyk grupy naukovciv, jaka u 2010 roci otrymala Nobelivśku premiju za «novatorśki eksperymenty z dvomirnym materialom grafenom».

Leonid Ponomarenko

Doktor nauk, Lankasterśkyj universytet

Cej material vygotovleno ta rozmiščeno na komercijnij osnovi.

Jakščo vy znajšly pomylku, buď laska, vydiliť fragment tekstu ta natysniť Ctrl Enter.

Dodaty komentar

Takyj e-mail vže zarejestrovano. Skorystujtesja Formoju vhodu abo vvediť inšyj.

Vy vkazaly nekorektni login abo paroľ

Vybačte, dlja komentuvannja neobhidno uvijty.

1 komentar

spočatku novi
za rejtyngom spočatku novi za hronologijeju
1

погугліть ФУЛЕРЕН - там ще цікавіше ))
https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D1%83%D0%BB%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8

Šče
Vy čytajete sajt ukraїnśkoju latynkoju. Podrobyci v Manifesti
Hello. Add your message here.

Povidomyty pro pomylku

Tekst, jakyj bude nadislano našym redaktoram: