habarlar

Häzirki zaman dünýäsinde duşýan zatlarymyzyň hemmesi diýen ýaly belli bir derejede elektronika baglydyr. Mehaniki iş öndürmek üçin elektrik energiýasyny nädip ulanmalydygymyzy ilkinji gezek öwrenenimizden soň, durmuşymyzy tehniki taýdan gowulandyrmak üçin uly we kiçi enjamlary döretdik. Elektrik çyralaryndan başlap, smartfonlara, her enjam ösdürýäris, dürli konfigurasiýalarda birleşdirilen birnäçe ýönekeý komponentlerden ybarat. Aslynda, bir asyrdan gowrak wagt bäri biz bil bagladyk:
Häzirki zaman elektroniki öwrülişigimiz, şu gün ulanýan zatlarymyzyň hemmesini diýen ýaly getirmek üçin bu dört görnüşe, üstesine-de, tranzistorlara daýanýar. Elektron enjamlary kiçeltmek, durmuşymyzyň we hakykatymyzyň has köp tarapyna gözegçilik etmek, has köp maglumat bermek bilen ýaryşýarys. güýji az we enjamlarymyzy biri-birimize birikdirsek, bu klassiki çäklere tiz geçýäris. Tehnologiýa. 2000öne 2000-nji ýyllaryň başynda bäş sany öňe gidişlik birleşdi we häzirki zaman dünýämizi üýtgedip başladylar. Ine, bularyň hemmesi nähili boldy.
1.) Grafeniň ösüşi. Tebigatda tapylan ýa-da laboratoriýada döredilen ähli materiallardan göwher indi iň kyn material däl. Alty sany kyn, iň kyn grafen. 2004-nji ýylda atom galyňlygyndaky uglerod grafeni altyburç kristal nagyş bilen bilelikde gulplanyp, laboratoriýada tötänleýin izolýasiýa edildi. Bu öňünden alty ýyl soň, ony açanlar Andreý Heim we Kostýa Nowoselow fizika boýunça Nobel baýragyna mynasyp boldular. Diňe şu wagta çenli öndürilen iň kyn material däl, ajaýyp çydamly. fiziki, himiki we termiki stres, ýöne aslynda atomlaryň ajaýyp paneli.
Grafeniň özüne çekiji geçiriji häsiýetleri hem bar, ýagny tranzistorlary öz içine alýan elektron enjamlary, kremniniň ýerine grafen öndürip bolýan bolsa, häzirki döwrümizdäki zatlardan has kiçi we çalt bolup biler. Grafen plastmassa garylan bolsa, oňa öwrülip biljekdigini aňladýar. Elektrik toguny geçirýän ýylylyga çydamly, has güýçli material. Mundan başga-da, grafen ýagtylyga 98% töweregi aýdyňdyr, bu bolsa aç-açan duýgur ekranlar, ýagtylyk çykaryjy paneller we hatda gün öýjükleri üçin rewolýusiýa diýmekdir. Nobel gaznasynyň aýdyşy ýaly 11 ýyl öň, "belki, geljekde kompýuterleriň has netijeli bolmagyna sebäp boljak elektronikanyň başga bir miniatýurizasiýasynyň bosagasynda durarys."
2.) faceerüsti montaj rezistorlary. Bu iň köne “täze” tehnologiýa we kompýuter ýa-da jübi telefonyny kesen her bir adam üçin tanyşdyr. Surfaceerüsti montaj rezistory, adatça keramikadan ýasalan, ikisinde-de geçiriji gyralary bolan kiçijik gönüburçly jisimdir. gutarýar. Kuwwatlylygy ýa-da ýylylygy bölmän tok akymyna garşy durýan keramikanyň ösüşi, ozal ulanylan köne adaty rezistorlardan has ýokary rezistorlary döretmäge mümkinçilik berdi: eksenel gurşun rezistorlary.
Bu häsiýetler häzirki zaman elektronikasynda, esasanam pes güýçli we ykjam enjamlarda ulanmak üçin amatly edýär. Eger rezistor gerek bolsa, rezistorlar üçin zerur ululygy azaltmak ýa-da ýokarlandyrmak üçin bu SMD-lerden birini (ýerüsti gurnama enjamlary) ulanyp bilersiňiz. şol bir ululykdaky çäklendirmelerde ulanyp boljak güýç.
3.) Superkapensatorlar. Kondensatorlar iň gadymy elektron tehnologiýalarynyň biridir. Olar ýönekeý gurnama esaslanýar, onda iki geçiriji ýüz (plitalar, silindrler, sferik gabyklar we ş.m.) biri-birinden az aralyk bilen bölünýär we ikisi üstler deň we ters zarýadlary saklamaga ukyply. Kondensatoryň üsti bilen tok geçirmäge synanyşanyňyzda we toky öçüreniňizde ýa-da iki plastinkany kondensatoryň zyňyndylaryny birikdireniňizde. Kondensatorlarda energiýa saklanyşy ýaly köp sanly programma bar. çykarylan energiýanyň çalt partlamagy we enjamyň basyşynyň üýtgemegi elektrik signallaryny döredýän piezoelektrik elektronikasy.
Elbetde, örän kiçi göwrümde kiçijik aralyklar bilen bölünen birnäçe plastinkany ýasamak diňe bir kyn däl, düýpgöter çäklidir. Materiallaryň soňky gazananlary, esasanam kalsiý mis titanaty (CCTO) kiçijik ýerlerde uly mukdarda zarýad saklap biler: superkapensatorlar. Bu miniatýurlaşdyrylan enjamlar könelmezden ozal birnäçe gezek zarýad berip we boşadyp bolýar; zarýad bermek we has çalt çykarmak; we köne kondensatorlaryň birligine 100 esse energiýa saklaň. Miniatýurizasiýa elektronikasy barada aýdylanda, olar oýun üýtgedýän tehnologiýa.
4.) Super induktorlar. “Uly üçlügiň” iň soňkusy ýaly, super induktor 2018-nji ýyla çenli çykjak iň soňky oýunçydyr. Induktor esasan magnitleşip bilýän ýadro bilen ulanylýan tokly rulon bolup durýar. Induktorlar içerki magnit üýtgemelerine garşy çykýarlar meýdan, eger tokdan geçmäge synanyşsaňyz, biraz wagt garşy durar, soň tokdan erkin akmagyna mümkinçilik berer we tok öçüreniňizde ahyrsoňy üýtgeşmelere garşy durar. Rezistorlar we kondensatorlar bilen bilelikde olar ähli zynjyrlaryň üç esasy elementi. againöne ýene-de näçe alyp biljekdiginiň çägi bar.
Mesele induksion bahasynyň miniatýurizasiýa nukdaýnazaryndan düýş öldüriji induktoryň üst meýdanyna bagly bolmagydyr. Classöne klassiki magnit induksiýadan başga-da kinetiki energiýa induksion düşünjesi hem bar: inersiýa häzirki göterýän bölejikleriň öz hereketleriniň üýtgemeginiň öňüni alýar. Çyzykdaky garynjalar tizligini üýtgetmek üçin biri-biri bilen “gürleşmeli” bolşy ýaly, elektron ýaly häzirki göteriji bölejikler hem tizlenmek üçin birek-birege güýç sarp etmeli. ýa-da haýallaşdyryň. Bu üýtgeşiklige garşylyk hereket duýgusyny döredýär. Kaustaw Banerjiniň Nanoelektronika gözleg laboratoriýasynyň ýolbaşçylygynda grafen tehnologiýasyny ulanýan kinetiki energiýa induktory indi işlenip düzüldi: iň ýokary induksion dykyzlyk materialy.
5.) Grafeni islendik enjama salyň. Indi ätiýaç edeliň. Bizde grafen bar. Bizde rezistorlaryň, kondensatorlaryň we induktorlaryň “super” görnüşleri bar - miniatýurlaşdyrylan, ygtybarly, ygtybarly we täsirli. Elektronikada ultra-miniatýurizasiýa rewolýusiýasynyň soňky päsgelçiligi Iň bärkisi teoriýa boýunça islendik enjamy (islendik materialdan diýen ýaly) elektron enjamyna öwürmek ukybydyr. Munuň mümkin bolmagy üçin, grafen esasly elektronikany isleýän islendik materialymyza ornaşdyrmak ukyby gerek, çeýe materiallary goşmak bilen. Grafeniň gowy suwuklygy, çeýeligi, güýji we geçirijiligi bolmagy, adamlar üçin zyýansyz bolsa-da, bu maksat üçin ideal edýär.
Soňky birnäçe ýylda grafen we grafen enjamlary diňe gaty gaty prosessleriň üsti bilen gazanylan görnüşde ýasaldy. Adaty köne grafiti oksidläp, suwda eredip we himiki bug bilen grafen ýasap bilersiňiz. çöketlik. Şeýle-de bolsa, grafeniň bu görnüşde goýulyp bilinjek birnäçe substraty bar. Grafen oksidini himiki taýdan azaldyp bilersiňiz, ýöne şeýle etseňiz, pes hilli grafen bilen gutararsyňyz. Şeýle hem mehaniki eksfolýasiýa arkaly grafen öndürip bilersiňiz. , ýöne bu öndürýän grafeniň ululygyna ýa-da galyňlygyna gözegçilik etmäge mümkinçilik bermeýär.
Bu ýerde lazer bilen ýazylan grafeniň ösüşi gazanylýar. Muňa ýetmegiň iki esasy usuly bar. Biri grafen oksidi bilen başlamaly. Öňküsi ýaly: grafit alýarsyňyz we okislenýärsiňiz, ýöne himiki taýdan azaltmagyň ýerine ony azaldýarsyňyz. lazer bilen. Himiki taýdan azaldylan grafen oksidinden tapawutlylykda, superkapensatorlarda, elektron zynjyrlarda we ýat kartalarynda beýlekilerde ulanyp boljak ýokary hilli önüm.
Şeýle hem polimid, ýokary temperaturaly plastmassa we nagyşly grafeni göni lazer bilen ulanyp bilersiňiz. Lazer polimid torundaky himiki baglanyşyklary döwýär we uglerod atomlary termiki taýdan inçe, ýokary hilli grafen listlerini emele getirýär. Polimid görkezdi potensial goşundylaryň birnäçesi, sebäbi grafen zynjyrlaryny oýup bilýän bolsaňyz, esasan polimidiň islendik görnüşini geýip bolýan elektronika öwrüp bilersiňiz. Bularyň birnäçesini bellemek üçin:
Perhapsöne, belki-de, iň tolgundyryjy, lazer bilen ýazylan grafeniň täze açyşlarynyň ýüze çykmagyny, ýokarlanmagyny we hemme ýerini göz öňünde tutup, häzirki wagtda mümkin bolan zatlaryň göz öňünde tutulýar. Lazer bilen ýazylan grafen bilen energiýa ýygnap we saklap bilersiňiz: energiýa gözegçilik ediji enjam Tehnologiýanyň öňe gidip bilmedikleriniň iň ýigrenji mysallaryndan biri batareýalar. Häzirki wagtda köp asyrlyk tehnologiýa bolan elektrik energiýasyny saklamak üçin gury öýjükli himiýa önümlerini ulanýarys. Sink-howa batareýalary we gaty ýagdaý ýaly täze saklaýyş enjamlarynyň prototipleri çeýe elektrokimiki kondensatorlar döredildi.
Lazer bilen nagyşlanan grafen bilen diňe bir energiýany tygşytlamak bilen çäklenmän, mehaniki energiýany elektrik toguna öwürýän geýip bolýan enjamlary hem döredip bileris: triboelektrik nanogeneratorlar. Gün energiýasyny rewolýusiýa etmek üçin ajaýyp organiki fotoelektrik döredip bileris. çeýe bio-ýangyç öýjüklerini hem döredip biler; mümkinçilikler gaty uludyr. Energiýa ýygnamak we saklamak serhetlerinde rewolýusiýalar gysga möhletde.
Mundan başga-da, lazer bilen nagyşlanan grafen görlüp-eşidilmedik datçikler döwrüni başdan geçirmeli. Bu fiziki datçikleri öz içine alýar, sebäbi fiziki üýtgemeler (temperatura ýa-da ştamm ýaly) garşylyk we impedans ýaly elektrik häsiýetleriniň üýtgemegine sebäp bolýar (bu hem sygymlylygyň we induksiýanyň goşantlaryny öz içine alýar) ) Şeýle hem, gaz häsiýetleriniň we çyglylygynyň üýtgemelerini kesgitleýän we adam bedenine ulanylanda - kimdir biriniň möhüm alamatlarynyň fiziki üýtgemelerini kesgitleýän enjamlary öz içine alýar. Mysal üçin, “Star Trek” tarapyndan ylhamlanan üçburçluk ideýasy çalt könelip biler. bedenimizdäki islendik aladaly üýtgeşmeleri derrew duýdurýan möhüm alamatlara gözegçilik patchyny dakmak.
Bu pikirlenme täze bir ugry hem açyp biler: lazer bilen ýazylan grafen tehnologiýasyna esaslanýan biosensorlar. Lazer bilen ýazylan grafena esaslanýan emeli bokurdak bokurdagyň titremesine gözegçilik edip, üsgülewük, gykylyk, gykylyk, ýuwutmak we baş atmagyň arasyndaky signal tapawudyny kesgitläp biler. Hereketler. Belli bir molekulalary nyşana alyp bilýän, dürli geýip bolýan biosensorlary dizaýn edip biljek ýa-da dürli telemedisina programmalaryny işledip bilýän emeli bioreptor döretmek isleseňiz, lazer bilen ýazylan grafen hem uly potensiala eýe.
Iň bolmanda bilkastlaýyn grafen listlerini öndürmek usuly 2004-nji ýyla çenli işlenip düzülmedi. Şondan bäri geçen 17 ýylyň içinde bir topar paralel ösüş ahyrsoňy adamlaryň elektronika bilen gatnaşygynda öwrülişik mümkinçiligini öňe sürdi. Grafen esasly enjamlary öndürmegiň we ýasamagyň bar bolan usullary bilen deňeşdirilende, lazer bilen ýazylan grafen, deri elektronikasynyň üýtgemegi ýaly dürli programmalarda ýönekeý, köpçülikleýin öndürilýän, ýokary hilli we arzan grafen nagyşlaryny üpjün edýär.
Nearakyn geljekde energiýa gözegçiligi, energiýa ýygnamak we energiýa saklamak ýaly energiýa pudagynda öňegidişliklere garaşmak ýerliklidir. Şeýle hem ýakyn wagtda fiziki datçikler, gaz datçikleri we hatda biosensorlar ýaly datçikleriň ösüşi bolar. Iň ulusy ynkylap geýilýän zatlardan, şol sanda anyklaýyş telemedisina programmalary üçin enjamlardan gelip çykmagy ähtimal. Elbetde, köp kynçylyklar we päsgelçilikler galýar. Theseöne bu päsgelçilikler rewolýusiýa gowulaşmagy däl-de, artmagy talap edýär. Baglanan enjamlar we zatlaryň interneti ösmegi bilen zerurlyk ultra-kiçi elektronika öňküsinden has uludyr. Grafen tehnologiýasynyň soňky gazananlary bilen geljegimiz eýýäm köp tarapdan.