Вести

Речиси сè што сретнуваме во современиот свет до одреден степен се потпира на електрониката. Откако првпат откривме како да користиме електрична енергија за да генерираме механичка работа, создадовме уреди големи и мали за технички да го подобриме нашиот живот. Од електрични светла до паметни телефони, секој уред ние развиваме се состои од само неколку едноставни компоненти споени заедно во различни конфигурации. Всушност, повеќе од еден век се потпиравме на:
Нашата модерна револуција во електрониката се потпира на овие четири типа на компоненти, плус – подоцна – транзистори, за да ни донесат речиси сè што користиме денес. помалку енергија и да ги поврзете нашите уреди едни со други, брзо наидуваме на овие класични граници.Технологија.Но, во раните 2000-ти, се собраа пет достигнувања и тие почнаа да го трансформираат нашиот модерен свет. Еве како се одвиваше сето тоа.
1.) Развој на графен. Од сите материјали пронајдени во природата или создадени во лабораторија, дијамантот повеќе не е најтешкиот материјал. Има шест поцврсти, од кои најтешкиот е графенот. Во 2004 година, графен, јаглероден лист дебел како атом заклучени заедно во шестоаголна кристална шема, случајно беше изолиран во лабораторија. Само шест години по ова напредување, неговите откривачи Андреј Хајм и Костја Новоселов беа наградени со Нобеловата награда за физика. Не само што е најтешкиот материјал некогаш направен, неверојатно отпорен на физички, хемиски и термички стрес, но всушност тоа е совршена решетка од атоми.
Графенот, исто така, има фасцинантни спроводливи својства, што значи дека доколку електронските уреди, вклучително и транзисторите, би можеле да се направат од графен наместо од силициум, тие потенцијално би можеле да бидат помали и побрзи од се што имаме денес. Ако графинот се измеша во пластика, може да се претвори во материјал отпорен на топлина, посилен, кој исто така спроведува електрична енергија. Покрај тоа, графенот е околу 98% транспарентен на светлина, што значи дека е револуционерен за проѕирните екрани на допир, панелите што емитуваат светлина, па дури и соларните ќелии. Како што објави Нобеловата фондација 11 години пред, „можеби сме на работ на уште една минијатуризација на електрониката што ќе доведе до тоа компјутерите да станат поефикасни во иднина“.
2.) Отпорници за површинска монтажа. Ова е најстарата „нова“ технологија и веројатно е позната на секој што расчленувал компјутер или мобилен телефон. Отпорот за површинска монтажа е мал правоаголен објект, обично направен од керамика, со проводни рабови на двата завршува. Развојот на керамиката, која се спротивставува на протокот на струја без да троши многу енергија или топлина, овозможи да се создадат отпорници кои се супериорни во однос на постарите традиционални отпорници користени порано: аксијални оловни отпорници.
Овие својства го прават идеален за употреба во модерната електроника, особено со ниска моќност и мобилни уреди. моќта што можете да ја примените на нив во рамките на исти ограничувања за големина.
3.) Суперкондензатори. Кондензаторите се една од најстарите електронски технологии. Тие се засноваат на едноставно поставување во кое две спроводливи површини (плочи, цилиндри, сферични обвивки, итн.) се одделени една од друга со мало растојание, а двете површините се способни да одржуваат еднакви и спротивни полнежи. Кога се обидувате да поминете струја низ кондензаторот, тој се полни и кога ќе ја исклучите струјата или ќе ги поврзете двете плочи, кондензаторот се испушта. Кондензаторите имаат широк опсег на апликации, вклучувајќи складирање енергија, брз излив на ослободена енергија и пиезоелектрична електроника, каде што промените во притисокот на уредот генерираат електрични сигнали.
Се разбира, правењето повеќе плочи разделени со мали растојанија на многу, многу мал размер не е само предизвик, туку и фундаментално ограничен. Неодамнешниот напредок во материјалите - особено калциум бакар титанат (CCTO) - може да складира големи количини на полнење во мали простори: суперкондензатори. Овие минијатуризирани уреди може да се полнат и испразнат повеќе пати пред да се истрошат;полнење и празнење побрзо;и складираат 100 пати поголема енергија по единица волумен на постарите кондензатори. Тие се технологија што ја менува играта кога станува збор за минијатуризирање на електрониката.
4.) Супер индуктори. Како последен од „големата тројка“, супериндукторот е последниот играч што излезе до 2018 година. Индукторот е во основа калем со струја што се користи со јадро што може да се магнети. Индукторите се спротивставуваат на промените во нивната внатрешна магнетна поле, што значи дека ако се обидете да дозволите струја да тече низ него, таа се спротивставува некое време, потоа дозволува струјата слободно да тече низ него и на крајот повторно се спротивставува на промените кога ќе ја исклучите струјата. Заедно со отпорниците и кондензаторите, тие се три основни елементи на сите кола. Но, повторно, постои ограничување на тоа колку тие можат да бидат мали.
Проблемот е што вредноста на индуктивноста зависи од површината на индукторот, што е убиец на соништата во смисла на минијатуризација. Но, покрај класичната магнетна индуктивност, постои и концепт на кинетичка енергетска индуктивност: инерција самите честички што носат струја ги спречуваат промените во нивното движење. Како што мравките во линија мора да „разговараат“ меѓу себе за да ја променат брзината, овие честички што носат струја, како електроните, треба да вршат сила една на друга за да забрзаат или забави.Овој отпор кон промените создава чувство на движење.Под раководство на Лабораторијата за наноелектроника на Каустав Банерџи, сега е развиен индуктор на кинетичка енергија што користи технологија на графен: материјал со најголема густина на индуктивност досега забележан.
5.) Ставете графен во кој било уред. Сега да направиме сметка. Имаме графен. Имаме „супер“ верзии на отпорници, кондензатори и индуктори - минијатуризирани, робусни, сигурни и ефикасни. Последната пречка во револуцијата на ултра минијатуризација во електрониката , барем теоретски, е способноста да се претвори секој уред (направен од речиси секој материјал) во електронски уред. За да го овозможиме ова, сè што ни треба е способноста да ја вградиме електрониката базирана на графен во кој било вид материјал што го сакаме, вклучувајќи ги и флексибилните материјали. Фактот дека графенот има добра флуидност, флексибилност, сила и спроводливост, иако е безопасен за луѓето, го прави идеален за оваа намена.
Во изминатите неколку години, уредите за графен и графен беа направени на начин што беше постигнат само преку неколку процеси кои самите се прилично ригорозни. Можете да оксидирате обичен стар графит, да го растворите во вода и да направите графен со хемиска пареа таложење.Меѓутоа, постојат само неколку супстрати на кои графинот може да се депонира на овој начин.Можете хемиски да го намалите графен оксидот, но ако го направите тоа, ќе завршите со графен со слаб квалитет. Можете исто така да произведувате графен со механичка ексфолијација , но тоа не ви дозволува да ја контролирате големината или дебелината на графенот што го произведувате.
Ова е местото каде што доаѓа напредокот во ласерски гравираниот графин. Постојат два главни начини да се постигне ова. Еден е да започнете со графин оксид. Исто како и претходно: земате графит и го оксидирате, но наместо хемиски да го намалите, го намалувате со ласер.
Можете исто така да користите полиимид, пластика со висока температура и графин со шема директно со ласер. еден тон потенцијални апликации, бидејќи ако можете да гравирате графенски кола на него, во основа можете да претворите каква било форма на полиимид во електроника што може да се носи. Овие, за да наведат неколку, вклучуваат:
Но, можеби највозбудливото - со оглед на појавата, подемот и сеприсутноста на новите откритија на ласерски гравиран графин - е на хоризонтот на она што е моментално можно. Со ласерски гравиран графин, можете да собирате и складирате енергија: уред за контрола на енергијата .Еден од најеклатантните примери на технологијата која не напредува се батериите.Денес речиси користиме хемикалии на суви ќелии за складирање на електрична енергија, технологија стара со векови. Прототипови на нови уреди за складирање, како што се цинк-воздух батерии и цврста состојба создадени се флексибилни електрохемиски кондензатори.
Со графинот изгравиран со ласер, не само што можеме да направиме револуција во начинот на складирање енергија, туку можеме да создадеме и уреди што можат да се носат што ја претвораат механичката енергија во електрична енергија: трибоелектрични наногенератори. Можеме да создадеме извонредни органски фотоволтаици кои имаат потенцијал да ја револуционизираат сончевата енергија. Ние може да направи и флексибилни ќелии за биогориво;можностите се огромни. На границите на собирање и складирање енергија, револуциите се на краток рок.
Понатаму, графинот изгравиран со ласер треба да воведе ера на невидени сензори. Ова ги вклучува физичките сензори, бидејќи физичките промени (како што се температурата или напрегањето) предизвикуваат промени во електричните својства како отпорот и импедансата (кои исто така го вклучуваат придонесот на капацитетот и индуктивноста Вклучува и уреди кои детектираат промени во својствата на гасот и влажноста, и – кога се применуваат на човечкото тело – физички промени во нечии витални знаци. На пример, идејата за трикодер инспириран од Star Trek може брзо да застари со едноставно прикачување на фластер за следење на виталните знаци што веднаш нè предупредува за какви било загрижувачки промени во нашите тела.
Оваа линија на размислување исто така може да отвори сосема ново поле: биосензори базирани на ласерска гравирана технологија на графин. Вештачкото грло базирано на ласерски гравиран графин може да помогне во следењето на вибрациите на грлото, идентификувајќи ги разликите во сигналот помеѓу кашлање, зуење, врескање, голтање и кимање. Графинот изгравиран со ласер има и голем потенцијал доколку сакате да создадете вештачки биорецептор кој може да таргетира специфични молекули, да дизајнира различни биосензори што можат да се носат или дури и да помогне во овозможувањето на различни апликации во телемедицината.
Дури во 2004 година за прв пат беше развиен методот за производство на графени листови, барем намерно. За 17 години оттогаш, серија паралелни достигнувања конечно ја изнесоа на прв план можноста за револуција во начинот на кој луѓето комуницираат со електрониката. Во споредба со сите постоечки методи за производство и изработка на уреди базирани на графен, графенот со ласерско гравирање овозможува едноставни, масовно произведени, висококвалитетни и евтини шеми на графен во различни апликации, вклучително и промена на електрониката на кожата.
Во блиска иднина, разумно е да се очекува напредок во енергетскиот сектор, вклучително и контрола на енергијата, собирање енергија и складирање енергија. Исто така, во блиска иднина ќе има напредок во сензорите, вклучувајќи физички сензори, сензори за гас, па дури и биосензори. револуцијата веројатно доаѓа од уредите за носење, вклучително и уредите за дијагностички апликации за телемедицина. Секако, остануваат многу предизвици и препреки. ултра-малата електроника е поголема од кога било. Со најновите достигнувања во технологијата на графен, иднината е веќе тука на многу начини.