Размещено на http://www.allbest.ru/

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ГРАФЕНА

Перминов М.А.

Научный руководитель:

Головкина М.В.

Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики, Самара, Россия

Что такое графен

Графен обладает многими невероятными свойствами. Это самый тонкий и прочный материал, известный человеку. Это превосходный тепло и электро проводник, даже лучший чем бриллианты, медь и серебро. Он сверхлегкий, но в то же время в 200 раз прочнее стали, и, кроме того, он биологически разлагаем, поэтому не представляет угрозы для окружающей среды. G был открыт Андреем Геймом и Константином Новосёловым, которые работают в Университете Манчестера. Русских учёных за это наградили Нобелевской премией. Когда графен был обнаружен, это был шок для многих учёных, которые не верили, что один слой углерода может быть стабильным, особенно при комнатной температуре.

Можно подумать, что с такими впечатляющими свойствами графен должен быть очень сложным и специфическим материалом. Это отчасти верно; но в то же время как графен достаточно трудно производить в больших масштабах, он уже есть в практически каждом доме

Как не сложно догадаться, материал этот происходит от графита, который можно встретить в обычных чертёжных карандашах.

Графен называют материалом будущего, на его исследования выделено свыше десяти миллиардов долларов. Исследования данного материала позволяют находить всё его свойства, которые могут открыть перед человечеством невероятное окно возможностей.

G - представляет собой двумерную модификацию углерода, в которой атомы объединены в гексагональную кристаллическую решетку, а его толщина составляет всего 1 атом

Чтобы получить лист графена толщиной в 1 мм нужно сложить вместе около 3 миллионов таких листов.

Рис.1 - Графен

При этом данный материал обладает уникальными свойствами:

• Рекордно большая теплопроводимостью

• Высокая гибкостью

• Большая механической жёсткостью, может выдерживать нагрузку 5 тонн и более без разрушения.

• Большой электропроводимостью.

• Его температура плавления находится выше 3000 градусов

• Непроницаем для большинства газов и жидкостей

• Прозрачен.

Производство графена

графен свойства производство

С 2004 года, когда состоялось открытие графена, учёные смогли освоить множество способов его производства. Основными из них стали:

• Химическое перофазное охлаждение (CVD - процесс).

• Эпитаксиальный рост в вакууме.

• Механическая эксфолиация.

Простейшим из этих методов является последний. Создание графена при помощи механической эксфолиации осуществляют следующим образом:

Рис. 2 - Механическая эксфолиация графита

1. Наносят специальный графит на специальную клейкую поверхность изоляционной ленты.

2. Затем основу начинают сгибать и разгибать, отделяя необходимый материал.

3. Данный способ позволяет получить G высочайшего качества, но для массового производства совсем не годится.

Наиболее простым и надёжным способом для массового производства графена считают CDV-процесс. При использовании процесса химического осаждения из паровой среды (CVD), графен часто выращивают в виде монослоя (слой толщиной в один атом), подвергая воздействию платины, никеля или карбида титана с этиленом или бензолом при высоких температурах. Последние методы производства снизили эти затраты, используя медь в качестве субстрата, но даже этот способ все еще может оказаться дорогостоящим.

Чтобы значительно сократить эти расходы, исследователи пришли к идее нанесения высококачественного графена на поверхность недорогой медной фольги, часто используемой для создания ультратонких катодов (электродов) в литий-ионных батарей. Как оказалось, поверхность меди является превосходной подложкой, на которой может формироваться графен.

Применение графена

Графену находит всё новые и новые применения в самых различных сферах, в частности его активно начинают использовать производители электроники.

Ниже приведены несколько примеров иcпользования графена:

Умные стельки для атлетов

Производители обуви и спортивных товаров также делают большую ставку на графен. Сегодня уже существуют носки и стельки, распознающие силу давления в той или иной области подошвы. Но подавляющее большинство таких продуктов оснащены всего несколькими датчиками, графен позволяет разместить более 100 датчиков, которые никак не повлияют на вес обуви. Прототипы высокотехнологичных стелек существуют уже сегодня, они изготовлены из специальной пены и измеряют давление с точностью до миллиграмма.

Рис. 3 - Умные стельки

Графеновый крио-кулер для охлаждения базовых станций 5G

Рис.4 - Графеновый крио-кулер

Всем модулям беспроводной связи при увеличении объема передаваемых данных требуется все больше охлаждения, иначе оборудование перегреется. Таким образом, многократное повышение пропускной способности в приближающихся 5G-сетях. Разработанный в Швеции компактный охлаждающий насос способен понижать температуру базовых станций вплоть до -150 градусов, поддерживая стабильный сигнал.

Аудиотехника

1. Что такое Графен? [Электронный реcурc]. - Режим доcтупa: https://medium.com/@bazanov/что-такое-графен-cee9e3a20d1 - зaгл. c экрaнa (дaтa обрaщения: 27.12.2018)

2. Графен. Устройство и применение. Особенности и перспективы - Режим доcтупa:

https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrotehnika/raschjoty/grafen/ - зaгл. c экрaнa (дaтa обрaщения: 27.12.2018)

3. Новости высоких технологий [Электронный реcурc]. - Режим доcтупa: https://hi-news.r u - зaгл. c экрaнa (дaтa обрaщения: 27.12.2018)

4. Журнал о современных технологиях [Электронный реcурc]. - Режим доcтупa: https://www.computerra.ru - зaгл. c экрaнa (дaтa обрaщения: 27.12.2018)

Размещено на Allbest.ru