նորություններ

Գրեթե այն ամենը, ինչ մենք հանդիպում ենք ժամանակակից աշխարհում, որոշ չափով հենվում է էլեկտրոնիկայի վրա: Քանի որ մենք առաջին անգամ բացահայտեցինք, թե ինչպես օգտագործել էլեկտրաէներգիան մեխանիկական աշխատանք առաջացնելու համար, մենք ստեղծել ենք մեծ ու փոքր սարքեր մեր կյանքը տեխնիկապես բարելավելու համար: Էլեկտրական լույսերից մինչև սմարթֆոններ, յուրաքանչյուր սարք: մենք զարգացնում ենք, որը բաղկացած է ընդամենը մի քանի պարզ բաղադրիչներից, որոնք համակցված են տարբեր կոնֆիգուրացիաներով: Փաստորեն, ավելի քան մեկ դար մենք հիմնվել ենք.
Մեր ժամանակակից էլեկտրոնիկայի հեղափոխությունը հիմնված է այս չորս տեսակի բաղադրիչների վրա, գումարած՝ ավելի ուշ՝ տրանզիստորների վրա, որպեսզի մեզ բերեն գրեթե այն ամենը, ինչ մենք այսօր օգտագործում ենք: ավելի քիչ էներգիա, և միացնենք մեր սարքերը միմյանց հետ, մենք արագ հանդիպեցինք դասականների այս սահմանափակումներին: Տեխնոլոգիա: Բայց 2000-ականների սկզբին հինգ առաջընթացներ բոլորը միավորվեցին, և նրանք սկսեցին վերափոխել մեր ժամանակակից աշխարհը: Ահա թե ինչպես է ամեն ինչ ընթանում:
1.) Գրաֆենի զարգացում: Բնության մեջ հայտնաբերված կամ լաբորատորիայում ստեղծված բոլոր նյութերից ադամանդն այլևս ամենադժվար նյութը չէ: Կան վեց ավելի կարծր նյութ, որոնցից ամենադժվարը գրաֆենն է: 2004 թվականին գրաֆենը, ածխածնի ատոմի հաստ շերտը: միասին փակված վեցանկյուն բյուրեղյա ձևով, պատահաբար մեկուսացվել է լաբորատորիայում: Այս առաջխաղացումից ընդամենը վեց տարի անց, նրա հայտնագործողներ Անդրեյ Հեյմը և Կոստյա Նովոսելովը արժանացան ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակի: Այն ոչ միայն երբևէ ստեղծված ամենադժվար նյութն է, այլև աներևակայելի դիմացկուն: ֆիզիկական, քիմիական և ջերմային սթրեսը, բայց իրականում դա ատոմների կատարյալ վանդակ է:
Գրաֆենն ունի նաև զարմանալի հաղորդիչ հատկություններ, ինչը նշանակում է, որ եթե էլեկտրոնային սարքերը, ներառյալ տրանզիստորները, պատրաստվեն գրաֆենից՝ սիլիցիումի փոխարեն, ապա դրանք կարող են լինել ավելի փոքր և արագ, քան մեր այսօրվա բոլորը: Եթե գրաֆենը խառնվի պլաստիկի, այն կարող է վերածվել ջերմակայուն, ավելի ամուր նյութ, որը նաև էլեկտրականություն է հաղորդում: Բացի այդ, գրաֆենը մոտ 98%-ով թափանցիկ է լույսի նկատմամբ, ինչը նշանակում է, որ այն հեղափոխական է թափանցիկ սենսորային էկրանների, լույս արձակող վահանակների և նույնիսկ արևային բջիջների համար: Ինչպես Նոբելյան հիմնադրամը նշել է 11 տարի: առաջ, «գուցե մենք էլեկտրոնիկայի հերթական մանրացման եզրին ենք, որը կհանգեցնի նրան, որ համակարգիչներն ապագայում ավելի արդյունավետ կդառնան»։
2.) Մակերեւութային ամրացման դիմադրություններ: Սա ամենահին «նոր» տեխնոլոգիան է և, հավանաբար, ծանոթ է բոլորին, ովքեր մասնատել են համակարգիչը կամ բջջային հեռախոսը: Մակերևութային ամրացման դիմադրությունը փոքր ուղղանկյուն առարկա է, որը սովորաբար պատրաստված է կերամիկայից, երկուսի վրա էլ հաղորդիչ եզրերով: Կերամիկայի զարգացումը, որը դիմադրում է հոսանքին՝ առանց մեծ ուժի կամ ջերմության ցրման, հնարավորություն է տվել ստեղծել դիմադրողներ, որոնք գերազանցում են նախկինում օգտագործված հին ավանդական ռեզիստորներին՝ առանցքային կապարի դիմադրություններին:
Այս հատկությունները դարձնում են այն իդեալական ժամանակակից էլեկտրոնիկայի, հատկապես ցածր էներգիայի և շարժական սարքերում օգտագործելու համար: Եթե Ձեզ անհրաժեշտ է դիմադրություն, կարող եք օգտագործել այս SMD-ներից մեկը (մակերևութային ամրացման սարքեր)՝ ռեզիստորների չափը նվազեցնելու կամ մեծացնելու համար: ուժը, որը դուք կարող եք կիրառել նրանց վրա նույն չափի սահմանափակումների շրջանակներում:
3.) Գերկոնդենսատորներ: Կոնդենսատորները հնագույն էլեկտրոնային տեխնոլոգիաներից են: Դրանք հիմնված են պարզ տեղադրման վրա, որի դեպքում երկու հաղորդիչ մակերեսները (սալեր, բալոններ, գնդաձև պատյաններ և այլն) միմյանցից բաժանված են փոքր հեռավորությամբ, և երկուսը. մակերեսները կարող են պահպանել հավասար և հակառակ լիցքերը: Երբ փորձում եք հոսանք փոխանցել կոնդենսատորի միջով, այն լիցքավորվում է, և երբ անջատում եք հոսանքը կամ միացնում եք երկու թիթեղները, կոնդենսատորը լիցքաթափվում է: Կոնդենսատորներն ունեն կիրառությունների լայն շրջանակ, ներառյալ էներգիայի կուտակումը, արձակված էներգիայի արագ պոռթկում և պիեզոէլեկտրական էլեկտրոնիկան, որտեղ սարքի ճնշման փոփոխությունները առաջացնում են էլեկտրական ազդանշաններ:
Իհարկե, շատ, շատ փոքր մասշտաբով փոքր հեռավորություններով բաժանված բազմաթիվ թիթեղներ պատրաստելը ոչ միայն դժվար է, այլև հիմնովին սահմանափակ է: Նյութերի վերջին առաջընթացը, հատկապես կալցիումի պղնձի տիտանատը (CCTO) կարող է մեծ քանակությամբ լիցք պահել փոքր տարածություններում՝ գերկոնդենսատորներում: Այս մանրացված սարքերը կարող են լիցքավորվել և լիցքաթափվել մի քանի անգամ՝ նախքան դրանք մաշվելը. ավելի արագ լիցքավորել և լիցքաթափել; և կուտակում է 100 անգամ ավելի էներգիա, քան հին կոնդենսատորների մեկ միավորի ծավալը: Նրանք խաղը փոխող տեխնոլոգիա են, երբ խոսքը վերաբերում է էլեկտրոնիկայի մանրացմանը:
4.) Սուպեր ինդուկտորներ: Որպես «Մեծ եռյակից» վերջինը, սուպերինդուկտորը վերջին խաղացողն է, որը թողարկվել է մինչև 2018 թվականը: Ինդուկտորը հիմնականում կծիկ է հոսանքով, որն օգտագործվում է մագնիսացող միջուկով: Ինդուկտորները դեմ են իրենց ներքին մագնիսական փոփոխություններին: դաշտը, ինչը նշանակում է, որ եթե դուք փորձում եք թույլ տալ, որ հոսանք անցնի դրա միջով, այն որոշ ժամանակ դիմադրում է, այնուհետև թույլ է տալիս հոսանքն ազատորեն հոսել դրա միջով և վերջապես կրկին դիմադրում է փոփոխություններին, երբ անջատեք հոսանքը: Դիմադրիչների և կոնդենսատորների հետ մեկտեղ, դրանք Բոլոր սխեմաների երեք հիմնական տարրերը: Բայց կրկին, կա սահմանափակում, թե որքան փոքր են դրանք:
Խնդիրն այն է, որ ինդուկտիվության արժեքը կախված է ինդուկտորի մակերևույթից, որը մանրանկարչության առումով երազանքի մարդասպան է: Բայց բացի դասական մագնիսական ինդուկտիվությունից, կա նաև կինետիկ էներգիայի ինդուկտիվության հասկացություն. իներցիա հոսանք կրող մասնիկներն իրենք են կանխում նրանց շարժման փոփոխությունները: Ճիշտ ինչպես գծի մեջ գտնվող մրջյունները պետք է «խոսեն» միմյանց հետ՝ փոխելու իրենց արագությունը, այս հոսանք կրող մասնիկները, ինչպես էլեկտրոնները, պետք է միմյանց վրա ուժ գործադրեն՝ արագացնելու համար: Փոփոխությունների նկատմամբ դիմադրությունը ստեղծում է շարժման զգացում: Կաուստավ Բաներջիի Նանոէլեկտրոնիկայի հետազոտական ​​լաբորատորիայի ղեկավարությամբ այժմ մշակվել է գրաֆենի տեխնոլոգիա օգտագործող կինետիկ էներգիայի ինդուկտոր՝ երբևէ գրանցված ամենաբարձր ինդուկտիվության խտությամբ նյութը:
5.) Գրաֆեն դրեք ցանկացած սարքի մեջ: Հիմա եկեք հաշվի առնենք: Մենք ունենք գրաֆեն: Մենք ունենք ռեզիստորների, կոնդենսատորների և ինդուկտորների «սուպեր» տարբերակներ՝ մանրացված, ամուր, հուսալի և արդյունավետ: Էլեկտրոնիկայի ծայրահեղ մանրանկարչության հեղափոխության վերջին խոչընդոտը Գոնե տեսականորեն ցանկացած սարք (գրեթե ցանկացած նյութից պատրաստված) էլեկտրոնային սարքի վերածելու ունակությունն է: Դա հնարավոր դարձնելու համար մեզ անհրաժեշտ է գրաֆենի վրա հիմնված էլեկտրոնիկան մեր ցանկացած տեսակի նյութի մեջ ներդնելու ունակություն: ներառյալ ճկուն նյութերը: Այն փաստը, որ գրաֆենն ունի լավ հեղուկություն, ճկունություն, ուժ և հաղորդունակություն, մինչդեռ անվնաս է մարդկանց համար, այն դարձնում է իդեալական այս նպատակի համար:
Վերջին մի քանի տարիների ընթացքում գրաֆենի և գրաֆենի սարքերը ստեղծվել են այնպես, որ ձեռք են բերվել միայն մի քանի գործընթացների միջոցով, որոնք իրենք բավականին խիստ են: Դուք կարող եք օքսիդացնել սովորական հին գրաֆիտը, լուծել այն ջրի մեջ և քիմիական գոլորշիով գրաֆեն պատրաստել: նստվածք: Այնուամենայնիվ, կան միայն մի քանի ենթաշերտեր, որոնց վրա գրաֆենը կարող է նստել այս ձևով: Դուք կարող եք քիմիապես նվազեցնել գրաֆենի օքսիդը, բայց եթե դա անեք, դուք կստանաք անորակ գրաֆեն: Կարող եք նաև գրաֆեն արտադրել մեխանիկական շերտազատման միջոցով: , բայց դա թույլ չի տալիս վերահսկել ձեր արտադրած գրաֆենի չափը կամ հաստությունը։
Հենց այստեղ է առաջանում լազերային փորագրված գրաֆենի առաջընթացը: Դրան հասնելու երկու հիմնական եղանակ կա: Մեկը գրաֆենի օքսիդից սկսելն է: Նույնը, ինչ նախկինում. դուք վերցնում եք գրաֆիտը և օքսիդացնում այն, բայց այն քիմիապես փոքրացնելու փոխարեն, նվազեցնում եք այն: Ի տարբերություն քիմիապես նվազեցված գրաֆենի օքսիդի, այն բարձրորակ արտադրանք է, որը կարող է օգտագործվել գերկոնդենսատորներում, էլեկտրոնային սխեմաներում և հիշողության քարտերում, ի թիվս այլոց:
Դուք կարող եք նաև օգտագործել պոլիիմիդը, բարձր ջերմաստիճանի պլաստմասսա և նախշային գրաֆենը ուղղակիորեն լազերի միջոցով: Լազերը կոտրում է քիմիական կապերը պոլիիմիդային ցանցում, և ածխածնի ատոմները ջերմորեն վերակազմավորվում են՝ ձևավորելով բարակ, բարձրորակ գրաֆենի թիթեղներ: Պոլիմիդը ցույց է տվել: մի տոննա պոտենցիալ կիրառություն, քանի որ եթե դուք կարողանաք փորագրել գրաֆենի սխեմաներ դրա վրա, դուք հիմնականում կարող եք ցանկացած ձևի պոլիիմիդ վերածել կրելի էլեկտրոնիկայի: Սրանք, մի քանիսը նշելու համար, ներառում են.
Բայց, թերևս, ամենահետաքրքիրը՝ հաշվի առնելով լազերային փորագրված գրաֆենի նոր հայտնագործությունների ի հայտ գալը, առաջացումը և ամենուր տարածվածությունը, այժմ հնարավորի հորիզոնում է: Լազերային փորագրված գրաֆենի միջոցով դուք կարող եք հավաքել և պահել էներգիա՝ էներգիան վերահսկող սարք: .Տեխնոլոգիաների անհաջող առաջընթացի ամենավառ օրինակներից մեկը մարտկոցներն են: Այսօր մենք գրեթե օգտագործում ենք չոր բջջային քիմիա՝ էլեկտրական էներգիա պահելու համար, դարավոր տեխնոլոգիա: Նոր պահեստավորման սարքերի նախատիպեր, ինչպիսիք են ցինկ-օդային մարտկոցները և պինդ վիճակում: ստեղծվել են ճկուն էլեկտրաքիմիական կոնդենսատորներ։
Լազերային փորագրված գրաֆենի միջոցով մենք ոչ միայն կարող ենք հեղափոխել էներգիայի պահպանման ձևը, այլև կարող ենք ստեղծել կրելի սարքեր, որոնք մեխանիկական էներգիան վերածում են էլեկտրականության՝ տրիբոէլեկտրական նանոգեներատորներ: կարող է նաև պատրաստել կենսավառելիքի ճկուն բջիջներ. հնարավորությունները հսկայական են: Էներգիայի հավաքման և պահպանման սահմաններում հեղափոխությունները կարճաժամկետ են:
Ավելին, լազերային փորագրված գրաֆենը պետք է սկսի աննախադեպ սենսորների դարաշրջան: Սա ներառում է ֆիզիկական տվիչներ, քանի որ ֆիզիկական փոփոխությունները (օրինակ՝ ջերմաստիճանը կամ լարվածությունը) առաջացնում են էլեկտրական հատկությունների փոփոխություններ, ինչպիսիք են դիմադրությունը և դիմադրությունը (որոնք ներառում են նաև հզորության և ինդուկտիվության ներդրումը: Այն նաև ներառում է սարքեր, որոնք հայտնաբերում են գազի հատկությունների և խոնավության փոփոխությունները և, երբ կիրառվում են մարդու մարմնի վրա, ֆիզիկական փոփոխություններ ինչ-որ մեկի կենսական նշաններում: Օրինակ, «Աստղային ճանապարհով» ոգեշնչված եռյակի գաղափարը կարող է արագ հնանալ պարզապես կցել է կենսական նշանների մոնիտորինգի կարկատան, որն ակնթարթորեն զգուշացնում է մեզ մեր մարմնի ցանկացած անհանգստացնող փոփոխության մասին:
Մտածողության այս գիծը կարող է նաև բացել բոլորովին նոր դաշտ՝ բիոսենսորներ՝ հիմնված լազերային փորագրված գրաֆենի տեխնոլոգիայի վրա: Լազերային փորագրված գրաֆենի վրա հիմնված արհեստական ​​կոկորդը կարող է օգնել վերահսկել կոկորդի թրթռումները՝ հայտնաբերելով հազի, բզզոցի, ճչալու, կուլ տալու և գլխի շարժումների միջև ազդանշանային տարբերությունները: շարժումներ: Լազերային փորագրված գրաֆենը նաև մեծ ներուժ ունի, եթե ցանկանում եք ստեղծել արհեստական ​​կենսաընկալիչ, որը կարող է թիրախավորել կոնկրետ մոլեկուլներ, նախագծել տարբեր կրելի կենսասենսորներ կամ նույնիսկ օգնել միացնել հեռաբժշկության տարբեր ծրագրեր:
Միայն 2004 թվականին առաջին անգամ ստեղծվեց գրաֆենի թիթեղներ արտադրելու մեթոդը, գոնե միտումնավոր: Դրանից հետո 17 տարվա ընթացքում մի շարք զուգահեռ առաջընթացներ վերջապես առաջին պլան մղեցին մարդկանց փոխազդեցության ձևը էլեկտրոնիկայի հետ: Համեմատած գրաֆենի վրա հիմնված սարքերի արտադրության և պատրաստման բոլոր գոյություն ունեցող մեթոդների հետ՝ լազերային փորագրված գրաֆենը թույլ է տալիս պարզ, զանգվածային արտադրության, բարձրորակ և էժան գրաֆենի նախշեր տարբեր կիրառություններում, ներառյալ մաշկի էլեկտրոնիկայի փոփոխությունը:
Մոտ ապագայում ողջամիտ է ակնկալել առաջընթաց էներգետիկայի ոլորտում, ներառյալ էներգիայի վերահսկումը, էներգիայի հավաքումը և էներգիայի կուտակումը: Նաև մոտ ապագայում առաջընթացներ կլինեն սենսորների, ներառյալ ֆիզիկական սենսորների, գազի սենսորների և նույնիսկ բիոսենսորների ոլորտում: Հեղափոխությունը, ամենայն հավանականությամբ, կգա կրելու սարքերից, ներառյալ ախտորոշիչ հեռաբժշկության կիրառման սարքերը: Անշուշտ, շատ մարտահրավերներ և խոչընդոտներ կան: Բայց այս խոչընդոտները պահանջում են աճող, այլ ոչ թե հեղափոխական բարելավումներ: Քանի որ միացված սարքերը և իրերի ինտերնետը շարունակում են աճել, անհրաժեշտ է. ծայրահեղ փոքր էլեկտրոնիկան ավելի մեծ է, քան երբևէ: Գրաֆենի տեխնոլոգիայի վերջին առաջընթացի շնորհիվ ապագան արդեն շատ առումներով այստեղ է: