Яңалыклар

Хәзерге дөньяда очраткан бар нәрсә диярлек электроникага таяна. Механик эш тудыру өчен электрны ничек кулланырга икәнен ачыклагач, без тормышыбызны техник яктан яхшырту өчен зур һәм кечкенә җайланмалар булдырдык. Электр утларыннан смартфоннарга, һәр җайланмага. без төрле конфигурацияләрдә бергә тупланган берничә гади компоненттан тора. Чынлыкта, бер гасырдан артык без таяндык:
Безнең заманча электроника революциясе бу дүрт төр компонентка таяна, плюс - соңрак - транзисторлар, безгә бүген кулланган бар нәрсәне диярлек китерү өчен. Электрон җайланмаларны миниатюризацияләү, тормышыбызның һәм чынбарлыкның көннән-көн аспектларын күзәтү, күбрәк мәгълүмат тапшыру өчен. азрак көч, һәм җайланмаларыбызны бер-беребезгә тоташтырсак, без тиз арада бу классик чикләрне очратабыз. Технология. Ләкин, 2000-нче еллар башында, биш алгарыш барысы бергә җыелды, һәм алар безнең заманча дөньяны үзгәртә башладылар. Менә ничек барды.
1.) Графен үсеше. Табигатьтә табылган яки лабораториядә ясалган барлык материаллардан алмаз иң катлаулы материал түгел. Алты катырак, иң авыры графен. 2004-нче елда графен, атом калын углерод бите. алты почмаклы кристалл рәвешендә бикләнгән, лабораториядә очраклы рәвештә изоляцияләнгән. Бу алдан алты ел узгач, аны ачучылар Андрей Хейм һәм Костя Новоселов физика буенча Нобель премиясенә лаек булдылар. Бу әле ясалган иң авыр материал түгел, искиткеч нык физик, химик һәм җылылык стрессы, ләкин ул чыннан да атомнарның камил тактасы.
Графенның шулай ук ​​мавыктыргыч үткәргеч үзенчәлекләре бар, димәк, электрон җайланмалар, шул исәптән транзисторлар, кремний урынына графеннан ясалса, алар безнең белән булганнан кечерәк һәм тизрәк булырга мөмкин. Әгәр графен пластмассага кушылса, ул әйләнергә мөмкин. heatылылыкка чыдам, көчлерәк материал шулай ук ​​электр үткәрә. Моннан тыш, графен яктылыкка якынча 98% ачык, димәк, ул ачык сенсорлы экраннар, яктылык җибәрүче панельләр һәм хәтта кояш күзәнәкләре өчен революцион. Нобель Фонды аны 11 ел куйганча Элегерәк, "бәлки, без электрониканың тагын бер миниатюризациясе алдында торабыз, бу киләчәктә санакларның эффектив булуына китерәчәк."
2.) faceир өстенә монтаж резисторлары. Бу иң борыңгы "яңа" технология, һәм, мөгаен, компьютерны яки кесә телефонын аерган кешегә таныш. бетә. Күп көч яки җылылык таратмыйча, ток агымына каршы торучы керамиканың үсеше, элек кулланылган иске традицион резисторлардан өстенрәк резисторлар булдырырга мөмкинлек бирде: аксыл корыч резисторлары.
Бу характеристикалар аны заманча электроникада куллану өчен идеаль итә, аеруча аз көчле һәм мобиль җайланмалар. Әгәр сезгә резистор кирәк булса, сез бу SMD'ларның берсен (өслек монтаж җайланмалары) резисторларга кирәк булган күләмне киметү өчен, яки арттыру өчен куллана аласыз. бер үк зурлыктагы чикләүләр эчендә сез аларга куллана аласыз.
3.) Супер-конденсаторлар. өслекләр тигез һәм капма-каршы корылмаларны саклый ала. Токны конденсатор аша үткәрергә тырышканда һәм токны сүндергәндә яки ике тәлинкәне тоташтырганда конденсатор агымы. чыгарылган энергиянең тиз шартлавы, һәм пиезоэлектрик электроника, монда җайланма басымының үзгәрүе электр сигналларын барлыкка китерә.
Әлбәттә, бик кечкенә масштабларда кечкенә дистанцияләр белән аерылган берничә тәлинкә ясау авыр гына түгел, ә төптән чикләнгән. Материалларның соңгы казанышлары, аеруча кальций бакыр титанаты (CCTO) - зур күләмдә зарядны кечкенә урыннарда саклый ала: суперкапсаторлар. Бу миниатюрлаштырылган җайланмалар тузганчы берничә тапкыр зарядка ясарга һәм җибәрергә мөмкин;тизрәк корылма һәм агызу;һәм иске конденсаторларның берәмлек күләменә 100 тапкыр энергия саклагыз. Алар электрониканы миниатюризацияләүгә килгәндә уенны үзгәртә торган технология.
4.) Супер индуктивлык кәтүкләре. "Зур Өч" нең соңгысы кебек, супериндуктор - 2018 елга кадәр чыккан иң соңгы уенчы. Индуктивлык кәтүге, нигездә, магнитлаштырыла торган үзәк белән кулланылган ток белән кәтүк. Индуктивлык кәтүкләре эчке магнит үзгәрүләренә каршы торалар. кыр, димәк, сез агымны аның аша җибәрергә тырышсагыз, ул берникадәр вакытка каршы тора, аннары ток аша иркен агып китәргә мөмкинлек бирә, һәм токны сүндергәндә яңадан үзгәрешләргә каршы тора. Резисторлар һәм конденсаторлар белән алар - алар барлык схемаларның өч төп элементы. Ләкин тагын, алар кечкенә булырга мөмкин.
Проблема шунда ки, индуктивлык кыйммәте индуктивлык кәтүгенең өслек мәйданына бәйле, ул миниатюризация ягыннан хыял үтерүчесе. Ләкин классик магнит индуктивлыгы белән беррәттән, кинетик энергия индуктивлыгы төшенчәсе дә бар: инерция ток йөртүче кисәкчәләр үзләре хәрәкәтнең үзгәрүенә комачаулыйлар. Тизлекне үзгәртү өчен кырмыскалар бер-берсе белән "сөйләшергә" тиеш, электрон кебек бу агым йөртүче кисәкчәләр тизләнү өчен бер-берсенә көч куярга тиеш. changeзгәрешкә каршы тору хәрәкәт хисе тудыра. Каустав Банерджиның Наноэлектроника Тикшеренү Лабораториясе җитәкчелегендә графен технологиясен кулланып кинетик энергия индуктивлык кәтүге эшләнде: иң югары индуктивлык тыгызлыгы материалы.
5.) Графенны теләсә нинди җайланмага куегыз. Хәзер запас алыйк. Бездә графен бар. Бездә резисторларның, конденсаторларның һәм индуктивлык кәтүгенең "супер" версияләре бар - миниатюрлаштырылган, нык, ышанычлы һәм эффектив. Электроникадагы ультра-миниатюризация революциясендә соңгы киртә. , ким дигәндә, теориядә, теләсә нинди җайланманы (теләсә нинди материалдан ясалган) электрон җайланмага әйләндерү сәләте. Моны булдыру өчен, безгә графен нигезендәге электрониканы теләгән материалның төрле төренә кертү сәләте кирәк, сыгылучан материаллар кертеп. Графенның яхшы сыеклык, сыгылучылык, көч һәм үткәрүчәнлеге булуы, кешеләр өчен зарарсыз булса да, бу максат өчен идеаль итә.
Соңгы берничә ел эчендә графен һәм графен приборлары бик катлаулы процесслар ярдәмендә генә эшләнде. Сез гади иске графитны оксидлаштыра аласыз, аны суда эретә аласыз һәм химик пар белән графен ясый аласыз. Ничек кенә булмасын, графенны шулай итеп урнаштырырга мөмкин булган берничә субстрат бар. Сез графен оксидын химик яктан киметә аласыз, ләкин шулай эшләсәгез, начар сыйфатлы графен белән тәмамланырсыз. Сез шулай ук ​​механик эксфолиация ярдәмендә графен җитештерә аласыз. , ләкин бу сез җитештергән графенның зурлыгын яки калынлыгын контрольдә тотарга мөмкинлек бирми.
Монда лазер белән язылган графенаның алгарышлары керә. Моның өчен ике төп юл бар. Берсе - графен оксиды белән башлау. Элеккеге кебек: сез графитны аласыз һәм аны оксидлаштырасыз, ләкин аны химик киметү урынына сез аны киметәсез. Лазер белән. Химик яктан кыскартылган графен оксидыннан аермалы буларак, ул югары сыйфатлы продукт, ул супер конденсаторларда, электрон схемаларда һәм хәтер карталарында кулланыла ала.
Сез шулай ук ​​полимерид, югары температуралы пластмасса һәм графенны турыдан-туры лазер белән куллана аласыз. Лазер полимим челтәрендәге химик бәйләнешне өзә, һәм углерод атомнары термаль рәвештә үзләрен нечкә, югары сыйфатлы графен таблицалары формалаштыралар. Полимид күрсәтте. тонналы потенциаль кушымталар, чөнки сез графен схемаларын яза аласыз икән, сез полимимидның теләсә нинди формасын киеп була торган электроникага әйләндерә аласыз. Бу, берничә исемне үз эченә ала:
Ләкин, мөгаен, иң дулкынландыргыч - лазер белән язылган графенаның яңа ачышларының барлыкка килүен, күтәрелүен һәм киң таралуын исәпкә алып, хәзерге вакытта мөмкин булган офыкта. Лазер белән язылган графен ярдәмендә сез энергияне җыя һәм саклый аласыз: энергия белән идарә итүче җайланма Технологиянең алга китмәвенең иң ямьсез мисалларының берсе - батарейкалар. Бүгенге көндә без электр энергиясе, күп гасырлык технология саклау өчен коры күзәнәк химияләрен кулланабыз. Incинк-һава батарейкалары һәм каты торыш кебек яңа саклагыч приборлары. сыгылмалы электрохимик конденсаторлар булдырылган.
Лазер белән язылган графен ярдәмендә без энергия саклау ысулын революцияләп кенә калмыйбыз, шулай ук ​​механик энергияне электрга әйләндерә торган киемле җайланмалар ясый алабыз: трибоэлектрик наногенераторлар. Без кояш энергиясен революцияләү мөмкинлегенә ия булган искиткеч органик фотоволтаиклар булдыра алабыз. шулай ук ​​сыгылмалы биоягулык күзәнәкләрен ясый ала;мөмкинлекләр бик зур. Энергия җыю һәм саклау чикләрендә революцияләр кыска вакыт эчендә.
Моннан тыш, лазер белән язылган графен моңарчы күрелмәгән сенсорлар чорын кертергә тиеш. Бу физик сенсорларны үз эченә ала, чөнки физик үзгәрешләр (температура яки штамм кебек) каршылык һәм импеданс кебек электр үзлекләренең үзгәрүенә китерә (алар шулай ук ​​сыйдырышлык һәм индуктивлык өлешләрен кертә). ) .Бу шулай ук ​​газ үзлекләренең һәм дымның үзгәрүен ачыклаучы җайланмаларны үз эченә ала, һәм - кеше организмына кулланылганда - кемнеңдер мөһим билгеләрендә физик үзгәрешләр. Мисал өчен, Йолдыз Трек белән рухландырылган өчпочмак идеясе тиз искерергә мөмкин. тәнебездәге борчулы үзгәрешләр турында шунда ук хәбәр итә торган мөһим билгеләрне мониторинглау.
Бу уйлау бөтенләй яңа кыр ача ала: лазер белән язылган графен технологиясенә нигезләнгән биосенсорлар. Лазерлы графенга нигезләнгән ясалма тамак тамак тибрәнүләрен күзәтергә ярдәм итәчәк, йөткерү, шаулау, кычкыру, йоту һәм баш кагу арасындагы сигнал аермаларын ачыклый. Хәрәкәтләр. Лазер белән язылган графен шулай ук ​​зур потенциалга ия, билгеле молекулаларны максат итеп куя ала торган, төрле киеп була торган биосенсорлар ясый ала, хәтта төрле телемедицина кушымталарын эшләтеп җибәрә ала торган ясалма биорецептор булдырырга теләсәгез.
2004-нче елга кадәр графен таблицаларын җитештерү ысулы, ким дигәндә, белә торып эшләнде. 17 ел эчендә параллель алгарышлар, ниһаять, кешеләрнең электроника белән үзара бәйләнешләрен революцияләү мөмкинлеген беренче планга чыгардылар. Графенга нигезләнгән җайланмалар җитештерү һәм ясауның барлык ысуллары белән чагыштырганда, лазер белән язылган графен гади, масса җитештерә торган, югары сыйфатлы һәм арзан графен үрнәкләрен куллана, тире электроникасын үзгәртә.
Якын киләчәктә энергия өлкәсендәге алгарышларны көтү акыллы, шул исәптән энергия белән идарә итү, энергия җыю, энергия саклау. Якын арада физик сенсорлар, газ сенсорлары, хәтта биосенсорлар да бар. революция, мөгаен, диагностик телемедицина кушымталары өчен җайланмалар кертеп, кием киеменнән килеп чыгарга мөмкин. Sureичшиксез, күп проблемалар һәм киртәләр кала. Ләкин бу киртәләр революцион камилләштерү түгел, ә арту таләп итә. Бәйләнгән җайланмалар һәм әйберләр интернеты үсә бара, кирәк ультра-кечкенә электроника элеккегә караганда зуррак. Графен технологиясенең соңгы казанышлары белән киләчәк монда күп яктан.