На главную | Пишите нам | Поиск по сайту тел (063) 620-06-88 (другие) Укр | Рус | Eng   
В Украине по 01.10.2013 (с 1992 г.) зарегистрировано 394423 охранных документов на ОПС, из них патентов: 108167 на изобретения, 83871 на полезные модели, 25522 на промобразцы, 176805 свидетельств на знаки для товаров и услуг, 13 свидетельств на топографии ИМС, 20 регистраций КУПТ и 25 свидетельств на право на использование зарегистрированных КУПТ
  новости  ·  статьи  ·  услуги  ·  информация  ·  вопросы-ответы  ·  о Ващуке Я.П.  ·  контакты за сайт: 
×
Если вы заметили ошибку или опечатку, выделите мышкой текст, включающий
ошибку (всё или часть предложения/абзаца), и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.
×

Инновационные Композитные материалы на базе графита , производящиеся в Украине и практически составляющие конкуренцию другим новейшим разработкам в этом направлении

2012-03-16
Андрей ( Гавриэль ) Лившиц

В наиболее эффективных электрохимических реакторах , разработанных мной в рамках программ по созданию систем очистки и регенерации технологической воды без применения химических реагентов , ткани из углеродных композитов , обеспечивают практически все преимущества перед другими альтернативными технологиями

Название этих тканей Этан и Хортица и они являются инновационным продуктом предприятия УКРУГЛЕКОМПОЗИТ из города Запорожье

Учитывая тот необычный эффект , который приобретает электрохимический реактор при использования этих композитных тканей в качестве электродов и контактных систем для электродов, можно сделать предварительный вывод о том , что возможно эти материалы в своё время не были достаточно исследованы и квалифицированы на предмет их соответствия критериям нано – композитного материала

Эти материалы применяются уже более 10 лет и постоянно открываются всё более интересные свойства и качества и , при этом в научных публикациях появляется всё больше сообщений о работах по развитию композитных материалов их углерода и его модификаций

Так появилось сообщение , что физики обнаружили у родственника графена графина (также двумерной аллотропной модификации углерода) необычные электрические свойства ( кстати у ткани Этан также обнаруживаются необычные электрические свойства и необычная версия проводимости ) , которые могут послужить созданию транзисторов на основе этого материала. Статья ученых появилась в Physical Review Letters.
В графине атомы углерода лежат, как и в графене, в одной плоскости. В отличие от последнего, однако, имеются атомы с двойными и тройными связями, то есть полученная структура отличается от правильной гексагональной решетки. Как следствие, существует множество разных структур графина - в рамках работы изучался так называемые 6,6,12-графин, который состоит из двух типов шестиугольников, правильного со стороной 1, и неправильного со сторонами 1 и 3.
Используя теорию функционала плотности - основной метод для расчета электронной структуры молекул и конденсированного вещества в физике и химии, основанный на законах квантовой механики - исследователи пришли к выводу, что в подобном материале электропроводность зависит от направления. По словам ученых, это свойство можно использовать для создания транзисторов.
На настоящий момент графин (причем не 6,6,12-графин) был синтезирован всего лишь один раз. По словам химиков, которые приводит Physical Review Focus, в лабораторных условиях можно синтезировать небольшие фрагменты графина, однако полноценных листов, которые и демонстрируют необычные свойства, пока получить не удавалось.
Андрей Гейм, получивший в 2010 году Нобелевскую премию за открытие графена, заявил изданию, что "графин - это и так очень интересный материал, а новые результаты делают его еще интереснее." При этом он надеется, что на создание практических технологий получения материала уйдет не 60 лет (имеется в виду история с графеном, который теоретически был предсказан задолго до своего получения на практике).
В начале 2009 года ученым удалось получить графан. В результате обработки графена газообразным водородом в присутствии электрического тока атомы водорода присоединились к атомам углерода поочередно один сверху "листа", другой снизу, немного деформируя плоскую структуру исходного материала. Статья ученых появилась в журнале Science.
Более подробно о графане :

Международной группе исследователей удалось получить из графена и водорода новый материал графан. Об этом сообщается в пресс-релизе на сайте Университета Манчестера, сотрудники которого принимали участие в работе.

Статья ученых появилась в журнале Science. По словам исследователей, новое открытие может найти применение при производстве электроники, а также помочь в развитии водородной энергетики.
О том, что графен является химически активным (в отличие от родственного материала графита) ученым было известно достаточно давно. Чтобы получить графан, исследователи помещали графен в газообразный водород и пропускали через газ электрический ток. В результате молекулы водорода распадались на атомы, которые присоединялись к исходному материалу.
Напомним, что графен представляет собой "лист", состоящий из одного слоя атомов углерода, которые располагаются в вершинах двумерной гексагональной (то есть каждая ячейка сетки представляет собой шестиугольник) сетки. Атомы водорода присоединяются к атомам углерода поочередно: один сверху "листа", другой снизу, немного деформируя плоскую структуру исходного материала (см. рисунок).
Теоретически существование графана было предсказано группой американских ученых в 2006 году на основании компьютерного моделирования. На сайте arXiv.org доступен препринт их статьи, которая позже появилась в журнале Physical Review B.
В отличие от графена, который является проводником электрического тока, графан представляет собой диэлектрик.
По мнению исследователей, данное свойство нового материала потенциально может быть использовано при производстве сверхминиатюрных транзисторов, поскольку позволяет решить одну из главных проблем развития графеновой электроники - сложность создания проводящих контуров.
Добавление атомов водорода к графену позволит получать на нем регионы графана. Подобными регионами диэлектрика можно, например, разделить лист исходного материала на множество проводящих полос.
Отметим, что ранее в качестве одного из вариантов решения проблемы получения проводящих контуров та же группа исследователей предлагала физически нарезать графен полосками толщиною в несколько нанометров и склеивать контуры из них.
Кроме этого новый материал может найти применение в водородной энергетике. В частности, международная группа исследователей установила, что нагрев графана приводит к высвобождению атомарного водорода.
Напомним, что одной из основных проблем водородной энергетики является создание эффективных способов хранения водорода. Одним из наиболее перспективных направлений исследований является получение материалов, способных хранить "топливо" в связанном состоянии, в данном случае в виде графана.

Физики показали (пока, правда, в теории), что легированный графан может переходить в сверхпроводящее состояние при относительно высоких температурах. Статья ученых пока не принята к публикации, однако ее препринт доступен на сайте arXiv.org.
В рамках исследования ученые провели компьютерное моделирование поведения легированного графана, то есть графана, в который определенным образом были добавлены примеси для изменения магнитных и электрических свойств материала.
В результате ученым удалось определить, что подобный материал перейдет в состояние сверхпроводимости при температуре 90 кельвинов (-183 градуса по Цельсию).
По словам физиков, одной из причин сверхпроводимости при столь высокой температуре является "почти двумерная" структура графана. Данный материал получается из графена добавлением атомов водорода, которые присоединяются к атомам углерода поочередно: один сверху "листа", другой снизу, немного деформируя плоскую структуру исходного материала. Кроме этого не последнюю роль играют сильные связи между атомами углерода.
Сами ученые отмечают, что их работа носит пока теоретический характер. Дело в том, что графан был впервые получен только в марте 2009 года, поэтому практическая проверка полученных результатов остается делом будущего. При этом условия, существующие в графане в теории, могут наблюдаться, по словам физиков, в легированных алмазных наноштырях. Получение последних, в свою очередь, является относительно несложным делом.
Главным препятствием для более широкого использования сверхпроводников является необходимость их охлаждения до сверхнизких температур. Если предсказания физиков окажутся верны, то для работы графанового сверхпроводника будет достаточно холодильника, работающего на азоте.

Ученые из Кембриджа предложили новый способ получения графена при температурах, "близких к комнатным". Статья ученых появилась в журнале Nature Communications.
В настоящее время получение графеновых пленок представляет собой довольно сложный процесс. При температурах порядка 1000 градусов углеродосодержащие материалы испаряют, после чего они конденсируются на специальных подложках. После формирования пленки ее необходимо еще перенести непосредственно на "рабочую" поверхность.
В рамках новой работы ученые предложили следующий метод. На первом этапе поверхность покрывается тонкой пленкой из никеля. После этого поверх пленки наносится паста, содержащая графит. После этого полученный "бутерброд" высушивается. При этом часть атомов углерода проникает сквозь естественные каналы под никелевую пленку, формируя под ним слой толщиной в один атом, то есть графен. Верхние слои после этого удаляются химическим способом.
Новый метод проще предыдущих сразу по нескольким параметрам. Он не требует дорогостоящих и сложных в получении монокристаллических подложек - пленку можно формировать на самых разных поверхностях (в работе ученые опробовали свой метод на стекле, пластике, кремниевых подложках и других).
В частности, это означает, что пленку можно получать сразу на рабочей поверхности, например, для создания электронных схем. Во-вторых, новый метод требует сушки при температурах в 25-160 градусов Цельсия, что на порядок упрощает установку для получения графена и ее потенциальную стоимость.
Графен представляет собой двумерный слой углерода, атомы которого располагаются в вершинах гексагональной сетки. Этот материал был открыт выходцами из России Константином Новоселовым и Андреем Геймом. За свое открытие они удостоились Нобелевской премии 2010 года. В работе ученые использовали графит и обычный скотч, с помощью которого они отделяли углерод

Группа исследователей из Манчестерского университета под руководством Леонида Пономаренко создала изолированный двойной лист графена. Статья ученых появилась в журнале Nature Physics, а ее препринт доступен на сайте arXiv.org. Краткое изложение работы с комментариями исследователей приводится в пресс-релизе университета.
В рамках исследования изучался двойной лист графена - двумерный слой углерода толщиной в один атом, размещенный поверх другого такого же слоя. Несмотря на то, что пространственно слои расположены достаточно близко, они изолированы друг от друга (иногда двойным слоем называют такую конструкцию, но без изоляции - терминология пока не устоялась).
Первые образцы подобного двухслойного графена были получены еще в 2006 году, то есть спустя всего два года после открытия самого материала. Вместе с тем до недавнего времени изучение подобного материала было затруднено из-за сложности его получения.
Теперь ученым удалось создать двойной лист графена, который сверху и снизу был покрыт слоем нитрида бора. Как оказалось, такая система обладает рядом интересных свойств.
Выяснилось, например, что, если в одном из слоев скапливается достаточно много носителей заряда, то второй слой перестает проводить ток. "Это первый случай, когда лист графена без дефектов удалось превратить в изолятор", - приводятся в пресс-релизе Манчестерского университета слова Пономаренко.
"Если абстрагироваться от той "новой" физики, которая изложена у нас статье, то работа имеет важное прикладное значение. Мы показали, что графен, заключенный в нитрид бора, является наиболее перспективной на настоящей момент основой для создания графеновой электроники.
Наша конструкция решает сразу несколько проблем, касающихся качества и стабильности графена при создании конкретных приборов," - заявил Андрей Гейм, который принимал участие в работе.
В настоящее время двойной графен активно изучается. В августе 2011 года в Science вышла статья того же Гейма и Константина Новоселова, которые установили, что электроны в подобном двумерном графене ведут себя как жидкий кристалл. Оба ученых получили в 2010 году Нобелевскую премию за открытие графена в 2004 году.

Известно также , что физики предложили схему двумерного метаматериала на основе графена. Новая работа опубликована в журнале Science, а ее краткое изложение доступно в пресс-релизе университета Пенсильвании.
Свойства метаматериалов зависят, в первую очередь, от структуры, а не от химического состава. Такие материалы способны "хитрым" способом изменять пути прохождения электромагнитных волн, что приводит к появлению необычных оптических эффектов, например, невидимости. Если объект поместить рядом с метаматериалом, у наблюдателя создастся иллюзия отсутствия объекта, так как отраженные им волны "запутаются" в метаматериале не достигнут глаз наблюдателя или детекторов прибора.
Графен - это аллотропная модификация углерода, представляющая собой слой атомов этого элемента толщиной в один атом. Графен обладает рядом уникальных свойств, в частности, в нем наблюдается максимальная подвижность электронов среди всех известных материалов.
Электропроводность графена можно очень легко изменять, варьируя расстояние от заземляющей пластины до графенового слоя. Соответственно, в одном слое графена возможно создать зоны, сильно отличающиеся по электропроводности.
Электромагнитные волны по-разному распространяются в слоях с различной проводимостью - соответственно, располагая эти зоны в "правильном" порядке, ученые могут регулировать пути распространения электромагнитных волн.
Работа исследователей пока носит исключительно теоретический характер. Однако в случае воплощения идей физиков в реальность метаматериалы на основе графена могут быть востребованы в оптике и электронике.

Интересно , что Китайские ученые создали батареи на основе графена. Статья ученых пока не принята к публикации в рецензируемом журнале, однако ее препринт доступен на сайте arXiv.org
В рамках работы ученые помещали в раствор хлорида меди при комнатной температуре пару электродов, соединенных полоской из графена. Несколько подобных батарей оказалось достаточно для того, что получить напряжение в 2 вольта, которого оказалось достаточно, чтобы загорелся небольшой светодиод.
Сами ученые объясняют принцип работы своей батареи так - во время теплового движения ионы в растворе ударяют графеновую полоску. Это выбивает электрон, у которого оказывается два варианта - уйти в раствор или на электрод.
Так как мобильность электронов в графене много выше, чем в растворе, то он выбирает второй вариант. Исследователи определили, что увеличение температуры ведет к увеличению производительности батарей.
При этом исследователи заявляют, что им удалось исключить возможность протекания некоторой неизвестной химической реакции на полоске графена. Каким образом это было сделано, не сообщается, поскольку дополнительные материалы к статье на arXiv.org не доступны.
Читая о этих и ещё многих других исследованиях в этом направлении, можно заметить , что такие реальные практические результаты , которые абсолютно реально получены при использовании также углеродного композитного материала, созданного как минимум 15 лет назад , остаются не замеченными и не явились предметом более глубоких исследований

полезный материал? Нажмите:




другие статьи...
© Ярослав Ващук, 2003-2011
при использовании любых материалов сайта ссылка на источник обязательна
[pageinfo]
сайты Хмельницкого bigmir)net TOP 100