мэдээ

Графен материал

Графен бол нүүрстөрөгчийн атомын нэг давхаргаас бүрдэх өвөрмөц материал юм. Энэ нь онцгой өндөр цахилгаан дамжуулах чадвартай бөгөөд 10⁶ S/m буюу зэсээс 15 дахин их цахилгаан дамжуулах чадвартай бөгөөд энэ нь дэлхий дээрх хамгийн бага цахилгаан эсэргүүцэлтэй материал юм. Өгөгдөл нь түүний дамжуулах чадвар нь 1515.2 S / см хүрч болохыг харуулж байна. Полимер материалын салбарт графен нь хэрэглээний асар их боломжийг агуулдаг.

Полимер материалд өндөр хүчин чадалтай нэмэлт болгон графен нь цахилгаан дамжуулах чанар болон элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг. Графен нэмэх нь материалын дамжуулалтыг ихээхэн нэмэгдүүлж, электрон төхөөрөмж, батерей болон түүнтэй төстэй хэрэглээнд гайхалтай гүйцэтгэлийг өгдөг. Түүний өндөр бат бөх чанар нь полимер бүтцийн материалын механик шинж чанарыг сайжруулж, сансар огторгуй, автомашины үйлдвэрлэл зэрэг өндөр эрэлт хэрэгцээтэй салбарт ашиглахад тохиромжтой.

Өндөр хүчин чадалтай нүүрстөрөгчийн шилэн нийлмэл материал

Нүүрстөрөгчийн эслэг нь өд шиг хөнгөн атлаа ган мэт бат бөх материал бөгөөд материалын ландшафтын хувьд чухал байр суурийг эзэлдэг. Бага нягтрал, өндөр бат бэхийг ашиглан нүүрстөрөгчийн эслэг нь автомашины үйлдвэрлэл болон сансар огторгуйн салбарт чухал хэрэглээг олж авдаг.

Автомашины үйлдвэрлэлд энэ нь биеийн хүрээ, эд анги үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг бөгөөд тээврийн хэрэгслийн нийт хүчийг нэмэгдүүлэхийн зэрэгцээ жинг бууруулж, түлшний хэмнэлтийг сайжруулдаг. Сансар огторгуйд энэ нь агаарын хөлгийн бүтцийн эд ангиудын хамгийн тохиромжтой материал болж, онгоцны жинг үр дүнтэй бууруулж, эрчим хүчний зарцуулалтыг бууруулж, нислэгийн гүйцэтгэлийг сайжруулдаг.

Нарийвчилсан хагас дамжуулагч материал

Мэдээллийн технологийн хурдацтай хөгжиж буй өнөө үед бүх салбарт технологийн шинэчлэл хийх эрэлт хэрэгцээ их байна. Электроникийн үйлдвэрлэлийн салбар нь өндөр хүчин чадалтай хагас дамжуулагч материалын онцгой эрэлт хэрэгцээг байнга нэмэгдүүлж байна. Орчин үеийн цахим технологийн үндсэн суурь болох хагас дамжуулагч материалын чанар нь электрон төхөөрөмжүүдийн ажиллах хурд, үр ашиг, ажиллагааг шууд тодорхойлдог.

Микроскопийн түвшинд цахилгаан шинж чанар, болор бүтэц, хольцын агууламж зэрэг шинж чанарууд нь электрон төхөөрөмжийн гүйцэтгэлд ихээхэн нөлөөлдөг. Жишээлбэл, илүү өндөр зөөвөрлөгчтэй хагас дамжуулагч материалууд нь электронуудын хөдөлгөөнийг хурдасгаж, тооцооллын хурдыг нэмэгдүүлдэг. Илүү цэвэр болор бүтэц нь электрон тархалтыг бууруулж, үйл ажиллагааны үр ашгийг улам нэмэгдүүлнэ.

Практик хэрэглээнд эдгээр өндөр хүчин чадалтай хагас дамжуулагч материалууд нь ухаалаг гар утас, компьютерийн процессор, өндөр хурдны холбооны чип зэрэг илүү хурдан, илүү үр ашигтай электрон төхөөрөмжүүдийг үйлдвэрлэх үндэс суурийг бүрдүүлдэг. Эдгээр нь цахим төхөөрөмжүүдийг жижигрүүлж, өндөр гүйцэтгэлтэй болгох боломжийг олгодог бөгөөд хязгаарлагдмал орон зайд илүү функциональ модулиудыг нэгтгэх боломжийг олгодог. Энэ нь илүү төвөгтэй тооцоолол, боловсруулалтын даалгавруудыг гүйцэтгэхэд дөхөм болж, мэдээлэл олж авах, боловсруулах байнгын өсөн нэмэгдэж буй эрэлт хэрэгцээг хангадаг. Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлтэй холбоотой давирхайн материал нь анхаарал хандуулах ёстой.

3D хэвлэх материал

Металлаас эхлээд хуванцар хүртэл 3D хэвлэх технологийн дэвшил нь олон төрлийн материалын дэмжлэгт тулгуурладаг бөгөөд эдгээр материалууд нь полимер материалын салбарт өргөн хүрээний хэрэглээ, чухал ач холбогдолтой юм.

3D хэвлэх метал материалыг сансар огторгуйд хөдөлгүүрийн эд анги, эмнэлгийн төхөөрөмжид металл суулгац гэх мэт өндөр бат бэх, нарийвчлал шаарддаг эд ангиудыг үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Төрөл бүрийн шинж чанар, боловсруулахад хялбар хуванцар материалууд нь 3D хэвлэлтэд илүү өргөн хэрэглээг олж авсан.

Полимер материалууд нь 3D хэвлэх материалын чухал бүрэлдэхүүн хэсэг болж, технологийн илүү их боломжийг нээж өгдөг. Биологийн нийцтэй чанар сайтай тусгай полимерууд нь биоинженерчлэгдсэн эд эсийг хэвлэх боломжийг олгодог. Зарим полимерууд нь хэрэглээний тодорхой шаардлагыг хангасан өвөрмөц оптик эсвэл цахилгаан шинж чанартай байдаг. Халаалтын явцад хайлсан термопластикууд нь нарийн төвөгтэй хэлбэрийг хурдан үйлдвэрлэх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь бүтээгдэхүүний загварчлал, хувийн тохиргоонд өргөн хэрэглэгддэг.

Энэхүү олон төрлийн материалын дэмжлэг нь 3D хэвлэлийн технологид янз бүрийн шаардлагад үндэслэн үйлдвэрлэлд тохирох материалыг сонгох боломжийг олгож, эрэлт хэрэгцээний үйлдвэрлэлийг бодитой болгодог. Аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэлд эд ангиудыг тохируулах эсвэл эрүүл мэндийн салбарт хувийн чанартай эмнэлгийн хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд 3D хэвлэх нь өргөн хэмжээний материаллаг нөөцийг ашиглан үр ашигтай, нарийвчлалтай үйлдвэрлэлийг бий болгож, янз бүрийн салбарт хувьсгалт өөрчлөлтүүдийг бий болгодог.

Хэт дамжуулагч материал

Өвөрмөц физик шинж чанартай материалуудын хувьд хэт дамжуулагч нь материалын шинжлэх ухаанд, ялангуяа цахилгаан гүйдэл дамжуулах, цахилгаан соронзон үзэгдлүүдтэй холбоотой хэрэглээнд онцгой чухал байр суурийг эзэлдэг. Хэт дамжуулагч материалын хамгийн гайхалтай шинж чанар нь тодорхой нөхцөлд тэг эсэргүүцэлтэй цахилгаан гүйдэл дамжуулах чадвар юм. Энэ шинж чанар нь хэт дамжуулагчийг цахилгаан дамжуулах салбарт ашиглах асар их боломжийг олгодог.

Уламжлалт цахилгаан дамжуулах процесст дамжуулагчийн эсэргүүцэл нь дулааны хэлбэрээр их хэмжээний эрчим хүчний алдагдалд хүргэдэг. Хэт дамжуулагч материалыг ашиглах нь энэ нөхцөл байдалд хувьсгал хийх болно. Цахилгаан дамжуулах шугамд ашиглах үед гүйдэл тэдгээрээр саадгүй урсаж, цахилгаан эрчим хүчний алдагдал бараг тэг болно. Энэ нь дамжуулалтын үр ашгийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлж, эрчим хүчний зарцуулалтыг бууруулж, байгаль орчинд үзүүлэх нөлөөллийг бууруулдаг.

Хэт дамжуулагч материалууд нь соронзон зөөвөрлөхөд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Маглевын галт тэрэгнүүд хэт дамжуулагч материалаас үүссэн хүчирхэг соронзон орныг ашиглан зам дээрх соронзон оронтой харилцан үйлчилж, галт тэрэг өндөр хурдтай хөдөлж, ажиллах боломжийг олгодог. Хэт дамжуулагч материалын тэг эсэргүүцлийн шинж чанар нь соронзон орны тогтвортой үүсэж, засвар үйлчилгээ хийж, тогтмол хөөрөх, хөдөлгөх хүчийг хангадаг. Энэ нь уламжлалт тээврийн аргыг үндсээр нь өөрчилсөн галт тэрэгнүүд илүү жигд, өндөр хурдтай явах боломжийг олгодог.

Хэт дамжуулагч материалын хэрэглээний хэтийн төлөв нь маш өргөн юм. Эдгээр нь цахилгаан дамжуулах, соронзон зөөвөрлөхөд чухал нөлөө үзүүлэхээс гадна эмнэлгийн тоног төхөөрөмжийн соронзон резонансын дүрслэл (MRI) технологи, өндөр энергийн физикийн судалгаанд бөөмийн хурдасгуур зэрэг бусад салбарт боломжит үнэ цэнийг эзэмшдэг.

Ухаалаг бионик материалууд

Материалын шинжлэх ухааны өргөн хүрээний хүрээнд байгальд байдаг биологийн бүтцийг дуурайж, гайхалтай шинж чанартай материалуудын тусгай анги байдаг. Эдгээр материалууд нь полимер материалын салбарт чухал ач холбогдолтой. Тэд хүрээлэн буй орчны өөрчлөлтөд хариу үйлдэл үзүүлэх, өөрийгөө засах, бүр өөрийгөө цэвэрлэх чадвартай.

Зарим ухаалаг полимер материалууд нь биологийн бүтцийг дуурайдаг шинж чанартай байдаг. Жишээлбэл, зарим полимер гидрогель нь биологийн эдэд байдаг эсийн гаднах матрицаас бүтцийн урам зориг авдаг. Эдгээр гидрогель нь хүрээлэн буй орчны чийгшлийн өөрчлөлтийг мэдэрч чаддаг: чийгшил буурах үед усны алдагдлыг багасгахын тулд агшилт; чийгшил нэмэгдэхэд чийг шингээхийн тулд өргөжиж, улмаар хүрээлэн буй орчны чийгшлийн түвшинд хариу үйлдэл үзүүлдэг.

Өөрийгөө эдгээх тухайд химийн тусгай холбоо эсвэл бичил бүтэц агуулсан зарим полимер материалууд гэмтсэний дараа автоматаар өөрийгөө засах боломжтой. Жишээлбэл, динамик ковалент холбоо бүхий полимерууд нь гадаргуугийн хагарал үүсэх үед эдгээр холбоог тодорхой нөхцөлд дахин зохион байгуулж, гэмтлийг эдгээж, материалын бүрэн бүтэн байдал, гүйцэтгэлийг сэргээдэг.

Өөрийгөө цэвэрлэх үйл ажиллагааны хувьд зарим полимер материалууд нь гадаргуугийн тусгай бүтэц эсвэл химийн өөрчлөлтөөр дамжуулан үүнийг хийдэг. Жишээлбэл, зарим полимер бүрэх материалууд нь бадамлянхуа навчтай төстэй микроскопийн бүтэцтэй байдаг. Энэхүү бичил бүтэц нь усны дуслууд нь материалын гадаргуу дээр бөмбөлгүүдийг үүсгэж, хурдан өнхөрч, тоос шороо, шороог зөөвөрлөж, улмаар өөрийгөө цэвэрлэх үр нөлөөг бий болгодог.

Биологийн задралд ордог материал

Өнөөгийн нийгэмд байгаль орчны сорилтууд хүнд байгаа бөгөөд байнгын бохирдол нь экосистемд заналхийлж байна. Материалын талбарт,биологийн задралд ордог материалЯлангуяа полимер материалын салбарт өвөрмөц давуу тал, хэрэглээний үнэ цэнийг харуулсан тогтвортой шийдлүүдийн хувьд ихээхэн анхаарал татсан.

Анагаах ухааны салбарт биологийн задралд ордог материалууд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Жишээлбэл, шархыг хаахад ашигладаг оёдол нь ихэвчлэн био задрах полимер материалаар хийгдсэн байдаг. Эдгээр материалууд нь шархыг эдгээх явцад аажмаар доройтож, арилгах хэрэгцээг арилгаж, өвчтөний таагүй байдал, халдварын эрсдлийг бууруулдаг.

Үүний зэрэгцээ биологийн задралд ордог полимеруудыг эдийн инженерчлэл, эм дамжуулах системд өргөнөөр ашигладаг. Эдгээр нь эсийн өсөлт, эд эсийг нөхөн сэргээхэд бүтцийн дэмжлэг үзүүлдэг эсийн тулгуур болж үйлчилдэг. Эдгээр материал нь бие махбодид үлдэгдэл үлдээхгүйгээр цаг хугацааны явцад муудаж, улмаар эрүүл мэндэд учирч болзошгүй аюулаас зайлсхийдэг.

Сав баглаа боодлын салбарт биологийн задралд ордог материалууд нь хэрэглээний асар их боломжийг агуулдаг. Уламжлалт хуванцар сав баглаа боодол нь муудахад хэцүү байдаг бөгөөд энэ нь байнгын цагаан бохирдолд хүргэдэг. Гялгар уут, хайрцаг зэрэг биологийн задралд ордог полимерээр хийсэн сав баглаа боодол нь хэрэглэсний дараа байгалийн орчинд бичил биетний нөлөөгөөр аажмаар задарч, байнгын бохирдлыг бууруулдаг. Жишээлбэл, полилактийн хүчил (PLA) сав баглаа боодлын материал нь савлагааны үндсэн шаардлагыг хангахуйц механик болон боловсруулалтын сайн шинж чанартай бөгөөд биологийн хувьд задрах чадвартай тул тэдгээрийг хамгийн тохиромжтой хувилбар болгодог.

Наноматериалууд

Материалын шинжлэх ухааны тасралтгүй дэвшлийн явцад наноматериалууд нь өвөрмөц шинж чанар, бичил харуурын хэмжээнд бодисыг удирдах чадвартайн улмаас судалгаа, хэрэглээний халуун цэг болж гарч ирсэн. Тэд мөн полимер материалын салбарт чухал байр суурь эзэлдэг. Нано хэмжээст бодисыг хянаснаар эдгээр материалууд нь анагаах ухаан, эрчим хүч, электроникийн салбарт ихээхэн хувь нэмэр оруулахуйц өвөрмөц шинж чанарыг харуулдаг.

Анагаах ухааны салбарт наноматериалын өвөрмөц шинж чанар нь өвчний оношлогоо, эмчилгээний шинэ боломжийг нээж өгдөг. Жишээлбэл, тодорхой нанополимер материалыг эм дамжуулах зориулалттай тээврийн хэрэгсэл болгон боловсруулж болно. Эдгээр зөөвөрлөгчид өвчтэй эсүүдэд эмийг нарийн нийлүүлж, эмчилгээний үр нөлөөг сайжруулж, эрүүл эдэд гэмтэл учруулахыг багасгадаг. Нэмж дурдахад наноматериалуудыг эмнэлгийн дүрслэлд ашигладаг - жишээлбэл, нано хэмжээст тодосгогч бодисууд дүрсний тод байдал, нарийвчлалыг сайжруулж, өвчнийг илүү нарийн оношлоход эмч нарт тусалдаг.

Эрчим хүчний салбарт наноматериалууд мөн адил асар их боломжийг харуулж байна. Жишээлбэл, батерейны технологид хэрэглэгдэх полимер нанокомпозитуудыг авч үзье. Наноматериалуудыг оруулах нь батерейны эрчим хүчний нягтрал болон цэнэглэх/цацах үр ашгийг нэмэгдүүлж, улмаар ерөнхий гүйцэтгэлийг сайжруулна. Нарны зайн хувьд зарим наноматериалууд нь гэрэл шингээх, хувиргах үр ашгийг нэмэгдүүлж, фотоволтайк төхөөрөмжүүдийн эрчим хүч үйлдвэрлэх хүчин чадлыг нэмэгдүүлдэг.

Наноматериалын хэрэглээ электроникийн салбарт ч хурдацтай өргөжиж байна. Нано хэмжээний полимер материалууд нь жижиг, өндөр хүчин чадалтай электрон эд ангиудыг үйлдвэрлэх боломжийг олгодог. Жишээлбэл, нанотранзисторыг хөгжүүлснээр электрон төхөөрөмжүүдэд илүү их интеграцчилж, илүү хурдан ажиллах боломжийг олгодог. Нэмж дурдахад наноматериалууд нь зөөврийн болон гулзайлтын электрон төхөөрөмжүүдийн өсөн нэмэгдэж буй эрэлт хэрэгцээг хангаж, уян хатан электроникийг бий болгоход тусалдаг.

Товчхондоо

Эдгээр материалын дэвшил нь технологийн шинэчлэлийг бий болгоод зогсохгүй эрчим хүч, байгаль орчин, эрүүл мэндэд тулгарч буй дэлхийн сорилтуудыг шийдвэрлэх шинэ боломжуудыг санал болгоно.