3D графен. Новина Безкоштовної технічної бібліотеки

НОВИНИ НАУКИ ТА ТЕХНІКИ, НОВИНКИ ЕЛЕКТРОНІКИ
Безкоштовна технічна бібліотека / Стрічка новин

3D-графен

08.02.2014

Сюебін Ван (Xuebin Wang) та Йошіо Бандо (Yoshio Bando) з Японського Міжнародного центру наноархітектоніки матеріалів (WPI-MANA) спільно з колегами з Японії та Китаю створили новий метод отримання 3D-графену з використанням бульбашок, надуваних у розчині полімеру глюкози. Отриманий 3D-графен має стійкість і відмінну провідність.

Платівки графена - дуже міцні, легкі та маю відмінну провідність. Теоретично макроскопічні об'ємні графенові збирання повинні зберігати властивості нанорозмірних графенових лусочок. Однак у недавніх спробах створення 3D-графена була отримана слабка провідність, спричинена поганим контактом між платівками графена. Також проблемою була втрата міцності, а 3D-графен, що самопідтримується, все ще не був створений.

Натхненний стародавнім кулінарним мистецтвом "надутого цукру", Бандо і його команда довели, що стисла, когерентна природа бульбашок, що з'єдналися, вплине на міцність і провідність, якщо графен можна буде структурувати таким же способом. Вчені створили сироп із звичайного цукру та хлориду амонію. Вони нагрівали сироп, отримуючи полімер на основі глюкози, званий меланоїдин, який потім надувався у бульбашки за допомогою газів, що звільняється амонієм. Команда виявила, що найкраща якість кінцевого продукту виходить при балансі на цій стадії розкладання амонію та полімеризації глюкози.

У міру зростання бульбашок сироп, що залишився, стікає зі стінок бульбашок, йдучи з перетинів трьох бульбашок. При подальшому нагріванні, розкисленні та дегідруванні меланоїдин поступово графітизується, щоб утворити "стислий графен" - когерентну 3D-структуру, що складається з графенових оболонок, пов'язаних структурою стиснутого графену, який, відповідно, утворюється з первісних стінок бульбашок і каркасу перетинів.

Пухирцева структура забезпечує вільний рух електронів через мережу, що означає, що графен повністю зберігає провідність. Крім того, механічна міцність і пружність 3D-графена виявилися виключно високими - команді вдалося стиснути його до 80% від його початкового розміру за дуже малих втрат провідних властивостей або стабільності.

Розвиваючи своє відкриття, Бандо та його команда у своїй лабораторії стійко отримували стислий 3D-графен грамових обсягів вартістю 0,5 дол./грам. Маючи низьку вартість і високу масштабованість, новий метод може знайти безліч застосувань в техніці та електроніці. Отриманий у великій кількості продукт вибірково застосований у високоефективному суперконденсаторі. Його максимальна густина енергії стала найбільшою серед графенових 3D-водних суперконденсаторів - 106 Вт/кг. Це відкриває неймовірні перспективи для швидкого розвитку електричного транспорту та авіації.

<< Назад: Електронний аналог котячих вусів 08.02.2014

>> Вперед: 3-симовий смартфон Explay Atom 07.02.2014

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Енергія з космосу для Starship 08.05.2024

Виробництво сонячної енергії в космосі стає все більш реальним з появою нових технологій та розвитком космічних програм. Керівник стартапу Virtus Solis поділився баченням використання Starship від SpaceX для створення орбітальних електростанцій, здатних забезпечувати енергією Землю. Стартап Virtus Solis представив амбітний проект створення орбітальних електростанцій, використовуючи Starship від SpaceX. Ця ідея може значно змінити сферу виробництва сонячної енергії, зробивши її доступнішою та дешевшою. Основою плану стартапу є зниження вартості запуску супутників у космос із використанням Starship. Передбачається, що завдяки цьому технологічному прориву виробництво сонячної енергії у космосі стане конкурентоспроможнішим порівняно з традиційними джерелами енергії. Віртуальна Solis планує створити великі фотоелектричні панелі на орбіті за допомогою Starship для доставки необхідного обладнання. Однак одним із ключових виклик ...>>

Новий метод створення потужних батарей 08.05.2024

З розвитком технологій та розширенням використання електроніки стає все більш актуальним питання створення ефективних та безпечних джерел енергії. Дослідники з Квінслендського університету представили новий підхід до створення потужних батарей на основі цинку, який може змінити пейзаж енергетичної індустрії. Однією з головних проблем традиційних батарей, що перезаряджаються, на водній основі була їх низька напруга, що обмежувало їх застосування в сучасних пристроях. Але завдяки новому методу, розробленому вченими, цей недолік успішно подолано. В рамках свого дослідження вчені звернулися до спеціального органічного з'єднання – катехолу. Воно виявилося важливим компонентом, здатним покращити стабільність роботи батареї та збільшити її ефективність. Цей підхід призвів до значного збільшення напруги цинк-іонних акумуляторів, що зробило їх конкурентоспроможнішими. За словами вчених, такі батареї мають кілька переваг. Вони мають б ...>>

Спиртуознавство теплого пива 07.05.2024

Пиво, як один із найпоширеніших алкогольних напоїв, має свій унікальний смак, який може змінюватись в залежності від температури споживання. Нове дослідження, проведене міжнародною групою вчених, виявило, що температура пива значно впливає на сприйняття алкогольного смаку. Дослідження, очолюване матеріалознавцем Лей Цзяном, показало, що з різних температурах молекули етанолу і води формують різні типи кластерів, що впливає сприйняття алкогольного смаку. При низьких температурах утворюються пірамідоподібні кластери, що знижує гостроту "етанолового" смаку і робить напій менш алкогольним на смак. Навпаки, при підвищенні температури кластери стають ланцюжнішими, що призводить до більш вираженого алкогольного смаку. Це пояснює, чому смак деяких алкогольних напоїв, таких як байцзю, може змінюватись в залежності від температури. Отримані дані відкривають нові перспективи для виробників напоїв, ...>>

Основний фактор ризику ігроманії 07.05.2024

Комп'ютерні ігри стають все більш популярним видом розваг серед підлітків, але супутній ризик ігрової залежності залишається значною проблемою. Американські вчені провели дослідження, щоб визначити основні фактори, що сприяють виникненню цієї залежності, та запропонувати рекомендації щодо її запобігання. Протягом шести років 385 підлітків були піддані спостереженню, щоб з'ясувати, які фактори можуть привертати до ігрової залежності. Результати показали, що 90% учасників дослідження не схильні до ризику залежності, у той час як 10% стали ігроманами. Виявилося, що ключовим фактором у появі ігрової залежності є низький рівень соціальної поведінки. Підлітки з низьким рівнем просоціальної поведінки не виявляють інтересу до допомоги та підтримки оточуючих, що може призвести до втрати контакту з реальним світом та поглиблення залежності від віртуальної реальності, запропонованої комп'ютерними іграми. На основі цих результатів вчені ...>>

Шум транспорту затримує зростання пташенят 06.05.2024

Звуки, що оточують нас у сучасних містах, стають дедалі пронизливішими. Однак мало хто замислюється про те, як цей шум впливає на тваринний світ, особливо на таких ніжних створінь, як пташенята, які ще не вилупилися з яєць. Недавні дослідження проливають світло на цю проблему, вказуючи на серйозні наслідки для їхнього розвитку та виживання. Вчені виявили, що вплив транспортного шуму на пташенят зебрового діамантника може призвести до серйозних порушень у розвитку. Експерименти показали, що шумова забрудненість може суттєво затримувати їх вилуплення, а ті пташенята, які все ж таки з'являються на світ, стикаються з низкою здоровотворних проблем. Дослідники також виявили, що негативні наслідки шумового забруднення сягають і дорослого віку птахів. Зменшення шансів на розмноження та зниження плодючості говорять про довгострокові наслідки, які транспортний шум чинить на тваринний світ. Результати дослідження наголошують на необхідності ...>>

Випадкова новина з Архіву

Солодка смерть для комарів 06.01.2018

Американська компанія ISCA Technologies заявила, що розробила три прості та недорогі способи боротьби з малярійними комарами за допомогою сполук, які називаються сигнальними феромонами, та інших речовин, що виділяються організмами для контролю поведінки інших організмів. Створені компанією ISCA "коктейлі" із сигнальних сполук, що виробляються рослинами та тваринами, приманюють шкідливих комах та вбивають їх за допомогою інсектицидів. Цей метод більш ефективно діє на комарів і дозволяє розпорошувати менше інсектицидів.

Комари не лише дратують – вони поширюють збудників спустошливих хвороб, включаючи віруси малярії та лихоманки Зіка, які спричиняли пандемії. В одному лише 2015 р. на малярію перехворіло 212 млн. осіб, з яких, за оцінками, 429 000 померли - в основному в Африці на південь від Сахари. Багаті країни, такі, як США, мають ефективні засоби боротьби з комарами, але багатьом країнам, що розвиваються, ці кошти не по кишені.

Технології, засновані на використанні запахів, дуже перспективні, але вирішити ще безліч проблем, зокрема, врахувати можливість адаптації комарів, яка дозволить їм не спокушатися цими сигнальними з'єднаннями.

Для початку використовується т.зв. "знакова суміш" (signature blend), яку компанія іронічно назвала "троянською коровою", що складається з сигнальних з'єднань, що імітують запах людини, який, звичайно, люблять комарі. Цією сумішшю з хибним людським запахом можна обприскати худобу та інших свійських тварин. Комарі, залучені запахом, будуть пити кров тварин, а не людину. Якщо ж цим тваринам запровадити препарати, токсичні для комарів (наприклад, типові препарати від глистів), кровососи гинуть.

Далі, є ще суміш феромону, який приваблює дорослих самок, і аттрактанта, який заманює їх личинок. Її можна розпорошувати перед дощем у потенційних місцях розмноження комарів. Увійшовши в контакт із водою, ця суміш виділяє феромони, що спонукають самок відкладати яйця на обробленій нею території. Липки, що вилупилися, поїдають цей атрактант, який містить у собі живі бактерії Bacillus thuringiensis israelensis, а ці бактерії вбивають личинки комарів, не завдаючи шкоди іншим комахам, зокрема бджолам і метеликам.

Нарешті, третій засіб враховує, що комарам, які переносять захворювання, потрібен ще й цукор, крім крові. Фахівці ISCA досліджували ряд сигнальних сполук рослинного походження та створили суміш, що пахне, як нектар. Компанія передбачає розпилювати цю суміш разом із пестицидами під дахи будинків або біля огорож селищ. Комарі, залучені цими пастками, що солодко пахнуть до трапези, зустрічатимуть солодку смерть. Десь навіть романтично.

Дивіться повний Архів новин науки та техніки, новинок електроніки

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт