Орчин үеийн ертөнцөд бидний тулгарч буй бараг бүх зүйл тодорхой хэмжээгээр электрон бүтээгдэхүүнээс хамаардаг.Механик ажил үүсгэхийн тулд цахилгаан эрчим хүчийг хэрхэн ашиглахыг анх олж мэдсэнээс хойш бид амьдралаа сайжруулахын тулд бүх төрлийн төхөөрөмжүүдийг бүтээсэн.Гэрлээс эхлээд ухаалаг утас хүртэл бидний бүтээсэн төхөөрөмж бүр янз бүрийн тохиргоонд холбогдсон хэдхэн энгийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс бүрддэг.Үнэн хэрэгтээ, зуун гаруй жилийн турш бид дараахь зүйлд найдаж байна.
Манай орчин үеийн цахим хувьсгал нь эдгээр дөрвөн төрлийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд болон хожмын транзисторууд дээр тулгуурладаг бөгөөд өнөөдөр бидний хэрэглэж буй бараг бүх зүйлийг бидэнд авчирдаг.Цахим төхөөрөмжүүдийг жижигрүүлж, амьдрал, бодит байдлын олон талыг хянаж, бага эрчим хүчээр илүү их мэдээлэл дамжуулах, төхөөрөмжүүдээ хооронд нь холбохоор уралдах тусам бид удахгүй эдгээр сонгодог хязгаарлалттай тулгарах болно.технологи.Гэвч 21-р зууны эхэн үед таван дэвшил нэгдэж, бидний орчин үеийн ертөнцийг өөрчилж эхэллээ.Бүх зүйл ийм л болж байна.
1.) Графены хөгжил.Байгальд олдсон эсвэл лабораторид бүтээгдсэн бүх материалын дотроос алмаз нь хамгийн хатуу материал байхаа больсон.Зургаа нь илүү хатуу, хамгийн хэцүү нь графен юм.2004 онд лабораторид санамсаргүй байдлаар тусгаарлагдсан графен нь зургаан өнцөгт талст хэлбэрээр бэхлэгдсэн нэг атомын зузаантай нүүрстөрөгчийн хуудас юм.Энэхүү ахиц дэвшлийн дараа ердөө зургаан жилийн дараа түүнийг нээсэн Андрей Хейм, Костя Новоселов нар физикийн салбарт Нобелийн шагнал хүртжээ.Энэ нь зөвхөн хамгийн хатуу материал төдийгүй физик, химийн болон дулааны дарамтанд гайхалтай тэсвэртэй төдийгүй үнэхээр төгс атомын тор юм.
"Магадгүй бид ирээдүйд компьютерийг илүү үр ашигтай болгох электрон бүтээгдэхүүнийг дахин жижигрүүлэхийн ирмэг дээр байж магадгүй юм."
Графен нь мөн гайхалтай дамжуулагч шинж чанартай бөгөөд хэрэв электрон төхөөрөмжүүд, түүний дотор транзисторыг цахиурын оронд графенаар хийж чадвал тэдгээр нь өнөөгийн бидний байгаа бүх зүйлээс жижиг бөгөөд хурдан байх болно гэсэн үг юм.Хэрэв графеныг хуванцар болгон хольвол хуванцар нь халуунд тэсвэртэй, илүү бат бөх материал болж хувирч, цахилгаан дамжуулах чадвартай.Нэмж дурдахад графены гэрэлд тунгалаг чанар нь ойролцоогоор 98% байдаг бөгөөд энэ нь тунгалаг мэдрэгчтэй дэлгэц, гэрэл ялгаруулах хавтан, тэр ч байтугай нарны зайн хувьд ч хувьсгал болсон гэсэн үг юм.Нобелийн сангаас 11 жилийн өмнө "Магадгүй бид ирээдүйд компьютерийг илүү үр ашигтай болгох өөр нэг электрон бүтээгдэхүүнийг жижгэрүүлэхийн ирмэг дээр байна" гэж хэлж байсан.
2.) Гадаргуугийн резисторууд.Энэ бол хамгийн эртний "шинэ технологи" бөгөөд компьютер, гар утсанд дүн шинжилгээ хийж байсан хэн бүхэн үүнийг мэддэг байх.Гадаргуугийн резистор нь жижиг тэгш өнцөгт объект бөгөөд ихэвчлэн керамикаар хийгдсэн, хоёр төгсгөлд нь дамжуулагч ирмэгтэй байдаг.Керамик эдлэлийн хөгжил нь эрчим хүч, халаалтыг алдагдуулахгүйгээр гүйдлийн урсгалаас сэргийлж, улмаар тэнхлэгийн хар тугалгатай резистор гэх мэт хуучин уламжлалт резисторуудаас илүү резисторуудыг бий болгож чадна.
Эдгээр шинж чанарууд нь орчин үеийн электрон төхөөрөмжүүд, ялангуяа бага эрчим хүчний хэрэглээ, хөдөлгөөнт төхөөрөмжүүдэд маш тохиромжтой байдаг.Хэрэв танд резистор хэрэгтэй бол эдгээр SMD-ийн аль нэгийг (гадаргуугаар холбох төхөөрөмж) ашиглан резисторын хэмжээг багасгах эсвэл ижил хэмжээтэй хязгаарт багтаан хэрэглэж болох хүчийг нэмэгдүүлэх боломжтой.
3.) Супер конденсатор.Конденсатор бол хамгийн эртний электрон технологийн нэг юм.Эдгээр нь хоёр дамжуулагч гадаргуу (хавтан, цилиндр, бөмбөрцөг бүрхүүл гэх мэт) нь бие биенээсээ бага зайгаар тусгаарлагдсан энгийн тохиргоонд суурилдаг бөгөөд эдгээр хоёр гадаргуу нь тэнцүү ба эсрэг цэнэгийг хадгалж чаддаг.Та конденсатороор гүйдэл дамжуулахыг оролдоход энэ нь цэнэглэгддэг;гүйдлийг унтрааж эсвэл хоёр самбарыг холбоход конденсатор цэнэггүй болно.Конденсаторууд нь эрчим хүчний хуримтлал, эрчим хүчний нэг удаагийн ялгаралт, пьезоэлектрик электроник зэрэг өргөн хүрээний хэрэглээтэй бөгөөд төхөөрөмжийн даралтын өөрчлөлт нь электрон дохио үүсгэдэг.
Мэдээжийн хэрэг, маш бага зайтай олон ялтсуудыг маш бага хэмжээгээр үйлдвэрлэх нь хэцүү төдийгүй үндсэндээ хязгаарлагдмал юм.Материалын хамгийн сүүлийн үеийн дэвшилтүүд, ялангуяа кальцийн зэс титанат (CCTO) нь маш их хэмжээний цахилгаан цэнэгийг супер конденсаторууд гэх мэт жижиг зайд хадгалах боломжийг олгодог.Эдгээр жижигрүүлсэн төхөөрөмжүүд нь элэгдэхээсээ өмнө олон удаа цэнэглэгдэж, цэнэггүй болно;тэд илүү хурдан цэнэглэж, цэнэглэдэг;ба тэдгээр нь хуучин конденсаторуудаас 100 дахин их эрчим хүч хуримтлуулдаг.Бяцхан электрон бүтээгдэхүүний хувьд тоглоомыг өөрчилдөг технологи юм.
4.) Супер индукторууд."Том гурвын" сүүлчийнх нь Super Inductor нь 2018 он хүртэл хэрэгжээгүй хамгийн шинэ оролцогч юм. Индуктор нь үндсэндээ ороомог, гүйдэл, соронзлогдох цөм юм.Индуктор нь дотоод соронзон орныхоо өөрчлөлтийг эсэргүүцдэг бөгөөд энэ нь хэрэв та нэгээр нь гүйдэл гүйлгэхийг оролдвол хэсэг хугацаанд эсэргүүцэж, дараа нь гүйдлийг чөлөөтэй урсгаж, эцэст нь эргүүлэхэд энэ өөрчлөлтийг дахин эсэргүүцэх болно. одоогийн унтарсан.Резистор ба конденсаторын хамт эдгээр нь бүх хэлхээний гурван үндсэн элемент юм.Гэхдээ дахин хэлэхэд тэд хэр жижиг болох нь хязгаартай.
Асуудал нь индукцийн утга нь индукцийн гадаргуугийн талбайгаас хамаардаг бөгөөд энэ нь жижигрүүлэх үүднээс мөрөөдлийн алуурчин юм.Гэсэн хэдий ч сонгодог соронзон мэдрэмжээс гадна хөдөлгөөний тухай ойлголт бас байдаг: гүйдэл дамжуулах бөөмсийн инерци нь тэдний хөдөлгөөнийг өөрчлөхөд саад болдог.Шугаман доторх шоргоолжнууд хурдаа өөрчлөхийн тулд өөр хоорондоо "ярилцах" ёстойтой адил эдгээр гүйдэл дамжуулах бөөмс (электрон гэх мэт) хурдасгах эсвэл удаашруулахын тулд бие биедээ хүч хэрэглэх шаардлагатай болдог.Энэхүү өөрчлөлтийг эсэргүүцэх нь хөдөлгөөний мэдрэмжийг бий болгодог.Каустав Банержийн Наноэлектроникийн судалгааны лабораторийн удирдлаган дор графен технологийг ашиглан динамик индукторыг бүтээсэн нь хамгийн өндөр индукцийн нягттай материал юм.
5.) Графеныг дурын төхөөрөмжид хийнэ.Одоо дүгнэлт хийцгээе.Бидэнд графен байна.Бидэнд резистор, конденсатор, индукторын "супер" хувилбарууд байдаг - жижигрүүлсэн, бат бөх, найдвартай, үр ашигтай.Наад зах нь онолын хувьд электроникийн хэт жижигрүүлсэн хувьсгалын сүүлчийн саад бол ямар ч материалаар хийсэн бараг бүх төхөөрөмжийг электрон төхөөрөмж болгон хувиргах чадвар юм.Үүнийг боломжтой болгохын тулд бидэнд хэрэгтэй зүйл бол графен дээр суурилсан электрон төхөөрөмжийг уян хатан материал гэх мэт хүссэн бүх төрлийн материалд оруулах чадвартай байх явдал юм.Графен нь сайн шингэн, уян хатан чанар, хүч чадал, дамжуулалтыг өгдөг бөгөөд хүний биед хоргүй байдаг нь энэ зорилгоор хамгийн тохиромжтой сонголт юм.
Сүүлийн хэдэн жилд графен болон графен тоног төхөөрөмжийг нэлээд хязгаарлалттай цөөн хэдэн процессоор л үйлдвэрлэсэн.Та ердийн хуучин бал чулууг исэлдүүлж, дараа нь усанд уусгаж, дараа нь химийн уурын хуримтлалаар графен үүсгэж болно.Гэсэн хэдий ч хэдхэн субстрат ийм аргаар графеныг хуримтлуулж чаддаг.Та графены ислийг химийн аргаар багасгаж чадна, гэхдээ үүнийг хийвэл чанар муутай графентай болно.Та мөн механик хальслах замаар графен үйлдвэрлэх боломжтой боловч энэ нь үйлдвэрлэсэн графений хэмжээ, зузааныг хянах боломжийг танд олгодоггүй.
Графеныг лазераар сийлбэрлэх дэвшил энд оршдог.Үүнд хүрэх хоёр үндсэн арга бий.Нэг нь графен ислээр эхлэх явдал юм.Өмнөхтэй адил: та бал чулууг исэлдүүлдэг боловч химийн аргаар багасгахын оронд лазераар багасгадаг.Химийн аргаар багасгасан графен ислээс ялгаатай нь энэ нь суперконденсатор, электрон хэлхээ, санах ойн карт зэрэгт ашиглаж болох өндөр чанартай бүтээгдэхүүнийг бий болгодог.
Та мөн полиимид буюу өндөр температурт хуванцар хэрэглэж, лазераар графен дээр шууд зурж болно.Лазер нь полиимидын сүлжээн дэх химийн холбоог тасалж, нүүрстөрөгчийн атомууд дулаанаар дахин нэгдэж, нимгэн, өндөр чанартай графен хуудас үүсгэдэг.Полимид нь олон тооны боломжит хэрэглээг харуулсан, учир нь хэрэв та графен хэлхээг сийлбэрлэж чадвал үндсэндээ ямар ч хэлбэрийн полиимидыг өмсөж болох электрон төхөөрөмж болгон хувиргаж чадна.Эдгээрээс цөөхөн хэдэн зүйлийг дурдвал:
Гэхдээ магадгүй хамгийн сэтгэл хөдөлгөм зүйл нь лазераар сийлбэрлэсэн графены үүсэл, өсөлт, шинэ нээлтүүд хаа сайгүй олширч байгаа нь одоогоор боломжтой байгаа тэнгэрийн хаяанд байна.Лазераар сийлсэн графен ашиглан та эрчим хүчийг цуглуулж, хадгалах боломжтой: эрчим хүчний хяналтын төхөөрөмж.Технологийн хөгжил дэвшилгүй байгаагийн хамгийн цочирдмоор жишээ бол батерей юм.Өнөөдөр бид хуурай эсийн химийн батерейг цахилгаан эрчим хүчээ хуримтлуулах шахам ашиглаж байгаа нь олон зуун жилийн түүхтэй технологи юм.Цайр-агаарын батерей, хатуу төлөвт уян цахилгаан химийн конденсатор зэрэг шинэ хадгалах төхөөрөмжүүдийн прототипүүдийг бүтээжээ.
Лазераар сийлсэн графен ашиглан бид эрчим хүчээ хадгалах арга барилаа бүрэн өөрчилөөд зогсохгүй механик энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргадаг элэгддэг төхөөрөмж болох үрэлтийн наногенераторыг бүтээх боломжтой.Бид нарны энергийг бүрэн өөрчилж чадах маш сайн органик фотоволтайк төхөөрөмжийг бүтээж чадна.Бид мөн уян хатан био түлшний эсийг хийж болно;боломжууд асар их.Эрчим хүчийг хуримтлуулах, хуримтлуулах тал дээр богино хугацаанд хувьсгал гарах гэж байна.
Нэмж дурдахад лазераар сийлсэн графен нь урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй мэдрэгчийн эрин үеийг эхлүүлэх ёстой.Үүнд физик мэдрэгч орно, учир нь температур, ачаалал гэх мэт физик өөрчлөлтүүд нь эсэргүүцэл ба эсэргүүцэл (багтаамж ба индукцын хувь нэмэр) зэрэг цахилгаан шинж чанарыг өөрчлөхөд хүргэдэг.Энэ нь мөн хийн шинж чанар, чийгшлийн өөрчлөлт, хүний биед хэрэглэх үед хүний амин чухал шинж тэмдгүүдийн бие махбодийн өөрчлөлтийг илрүүлдэг төхөөрөмжүүдийг багтаадаг.Жишээлбэл, "Star Trek" нь гурвалсан тэнхлэгт багажийн санааг төрүүлсэн бөгөөд хэрэв амин чухал шинж тэмдгийг хянах нөхөөсийг зүгээр л суулгасан бол энэ нь удахгүй хуучирсан бие махбодид гарч буй санаа зовоосон өөрчлөлтийг нэн даруй сануулах болно.
Энэ санаа нь цоо шинэ талбарыг нээж чадна: лазер сийлбэрлэх графен технологид суурилсан биосенсорууд.Лазераар сийлсэн графен дээр суурилсан хиймэл хоолой нь хоолойн чичиргээг хянаж, ханиах, дуугарах, хашгирах, залгих, толгой дохих хөдөлгөөний хоорондох дохионы ялгааг тодорхойлоход тусалдаг.Хэрэв та тодорхой молекулуудыг чиглүүлэх, янз бүрийн элэгддэг био мэдрэгчийг зохион бүтээх, тэр ч байтугай телемедициний төрөл бүрийн хэрэглээг хэрэгжүүлэхэд туслах хиймэл биорецептор бүтээхийг хүсч байвал лазераар сийлсэн графен нь бас асар их нөөцтэй.
2004 он хүртэл графен хуудас үйлдвэрлэх аргыг анх удаа зориудаар боловсруулжээ.Дараагийн 17 жилийн хугацаанд хэд хэдэн зэрэгцээ дэвшилтүүд эцэст нь хүмүүсийн цахим төхөөрөмжтэй харьцах арга барилыг бүрэн өөрчлөх боломжийг нэгдүгээрт тавьж байна.Графен дээр суурилсан төхөөрөмж үйлдвэрлэх, үйлдвэрлэх өмнөх бүх аргуудтай харьцуулахад лазераар сийлбэрлэсэн графен нь арьсны электроник зэрэг төрөл бүрийн хэрэглээнд энгийн, олноор үйлдвэрлэсэн, өндөр чанартай, хямд графен хэв маягийг гаргах боломжийг олгодог.өөрчлөх.
Ойрын хугацаанд эрчим хүчний салбарт эрчим хүчний хяналт, эрчим хүчний хураалт, эрчим хүчний нөөцийн хуримтлал зэрэгт ахиц дэвшил гарна гэж хүлээх нь үндэслэлгүй юм.Ойрын ирээдүйд мэдрэгч, тухайлбал физик мэдрэгч, хийн мэдрэгч, тэр ч байтугай био мэдрэгч зэрэг дэвшилтүүд гарч байна.Хамгийн том хувьсгал нь зүүдэг төхөөрөмж, тэр дундаа телемедицины хэрэглээг оношлоход ашигладаг төхөөрөмжөөс үүдэлтэй байж магадгүй юм.Мэдээжийн хэрэг, олон бэрхшээл, саад бэрхшээл байсаар байна.Гэвч эдгээр саад тотгорууд нь хувьсгалт бус сайжруулахыг шаарддаг.Холбогдсон төхөөрөмжүүд болон эд зүйлсийн интернет тасралтгүй хөгжихийн хэрээр хэт жижиг электрон бүтээгдэхүүний эрэлт урьд өмнөхөөсөө илүү их болж байна.Графен технологийн хамгийн сүүлийн үеийн дэвшилтүүд олон талаараа ирээдүй ирсэн.
Гол мөрний усыг энгийн бөгөөд хурдан цэвэршүүлэх шинэ төрлийн ус цэвэршүүлэгч нь дэлхийн ундны усны хомсдолыг шийдвэрлэхэд тусална.
Шуудангийн цаг: 2020 оны 2-р сарын 11