жаңылыктар

Графен материалы

Графен көмүртек атомдорунун бир катмарынан турган уникалдуу материал. Ал өзгөчө жогорку электр өткөрүмдүүлүктү көрсөтүп, 10⁶ S/m жезге караганда 15 эсеге жетет, бул аны Жердеги эң төмөнкү электрдик каршылыкка ээ материал кылат. Маалыматтар ошондой эле анын өткөргүчтүгү 1515,2 S/см жетиши мүмкүн экенин көрсөтүп турат. Полимердик материалдар тармагында графен зор колдонуу потенциалына ээ.

Полимердик материалдарга жогорку натыйжалуу кошумча катары кошулганда, графен электр өткөргүчтүгүн жана эскирүүгө туруктуулугун олуттуу жогорулатат. Графенди кошуу материалдык өткөргүчтүктү олуттуу түрдө жогорулатып, электрондук шаймандарда, батарейкаларда жана ушул сыяктуу колдонмолордо мыкты өндүрүмдүүлүктү камсыз кылат. Анын жогорку күчү ошондой эле полимердик структуралык материалдардын механикалык касиеттерин жакшыртат, аны аэрокосмостук жана автомобиль өндүрүшү сыяктуу күчтүү суроо-талапка ээ секторлор үчүн ылайыктуу кылат.

Жогорку натыйжалуу көмүртек була композиттери

Көмүртек буласы - бул мамыктай жеңил, бирок болоттой бекем материал, материалдардын пейзажында чечүүчү орунду ээлейт. Төмөн тыгыздыгын жана жогорку күчүн колдонуп, көмүртек буласы автомобиль өндүрүшүндө жана аэрокосмостук өнөр жайларында маанилүү колдонмолорду табат.

Автоунаа өндүрүшүндө ал дененин рамкаларын жана тетиктерин жасоо үчүн колдонулат, жалпы унаанын күчүн жогорулатып, салмагын азайтып, күйүүчү майдын натыйжалуулугун жогорулатат. Аэрокосмосто ал учактын структуралык компоненттери үчүн идеалдуу материал катары кызмат кылат, учактын салмагын эффективдүү азайтат, энергияны керектөөнү азайтат жана учуунун натыйжалуулугун жогорулатат.

Өркүндөтүлгөн жарым өткөргүч материалдар

Азыркы маалымат технологиялары тез өнүгүп жаткан доордо бардык тармактарда технологиялык жаңыртууларга болгон суроо-талап күчтүү. Электрондук өндүрүш өнөр жайы жогорку натыйжалуу жарым өткөргүч материалдарга өзгөчө көрүнүктүү жана тынымсыз өсүп жаткан муктаждыкты көрсөтөт. Заманбап электрондук технологиянын негизги пайдубалы катары жарым өткөргүч материалдардын сапаты электрондук түзүлүштөрдүн иштөө ылдамдыгын, натыйжалуулугун жана функционалдуулугун түздөн-түз аныктайт.

Микроскопиялык деңгээлде, мисалы, электрдик касиеттери, кристалл структурасы жана ыпластыктын мазмуну сыяктуу мүнөздөмөлөр электрондук аппараттын иштешине олуттуу таасир этет. Мисалы, ташуучу кыймылдуулугу жогору жарым өткөргүч материалдар электрондордун ылдамыраак кыймылын камсыз кылып, эсептөө ылдамдыгын жогорулатат. Таза кристаллдык структуралар электрондук чачыранды азайтып, операциялык натыйжалуулукту андан ары жогорулатат.

Практикалык колдонмолордо бул жогорку өндүрүмдүүлүктөгү жарым өткөргүч материалдар смартфондор, компьютердик процессорлор жана жогорку ылдамдыктагы байланыш чиптери сыяктуу тезирээк, натыйжалуураак электрондук түзүлүштөрдү өндүрүү үчүн негиз түзөт. Алар электрондук түзүлүштөрдү кичирейтүүгө жана жогорку өндүрүмдүүлүккө мүмкүнчүлүк берип, чектелген мейкиндикте көбүрөөк функционалдуу модулдарды бириктирүүгө мүмкүндүк берет. Бул татаалыраак эсептөө жана кайра иштетүү тапшырмаларын аткарууга көмөктөшөт, маалыматты алуу жана кайра иштетүү боюнча барган сайын өсүп жаткан суроо-талапты канааттандырат. Жарым өткөргүчтөрдү өндүрүүгө байланыштуу чайыр материалдары көңүл бурууга татыктуу.

3D басып чыгаруу материалдары

Металлдардан пластмассага чейин 3D басып чыгаруу технологиясы ар түрдүү материалдык колдоого таянат, бул материалдар полимердик материалдар тармагында кеңири колдонууга жана олуттуу мааниге ээ.

3D басып чыгаруудагы металл материалдары аэрокосмостогу кыймылдаткыч бөлүктөрү жана медициналык аппараттардагы металл импланттары сыяктуу жогорку күч жана тактыкты талап кылган компоненттерди өндүрүү үчүн колдонулат. Пластикалык материалдар, алардын ар түрдүү касиеттери жана кайра иштетүү жеңил, 3D басып чыгарууда дагы кененирээк колдонууну тапты.

Полимердик материалдар 3D басып чыгаруу материалдарынын маанилүү компонентин түзүп, технология үчүн көбүрөөк мүмкүнчүлүктөрдү ачат. Эң сонун биологиялык шайкештиги бар адистештирилген полимерлер биоинженердик кыртыштын складдарын басып чыгарууга мүмкүндүк берет. Кээ бир полимерлер өзгөчө колдонуу талаптарына жооп берген уникалдуу оптикалык же электрдик касиеттерге ээ. Жылытуу аркылуу эриген термопластика татаал формаларды тез даярдоо үчүн катмар-катмар коюуга мүмкүндүк берип, аларды продуктунун прототипинде жана жекелештирилген ыңгайлаштырууда кеңири колдонулат.

Бул ар түрдүү материалдык колдоо 3D басып чыгаруу технологиясына ар кандай талаптардын негизинде өндүрүш үчүн ылайыктуу материалдарды тандап алууга мүмкүндүк берет, бул суроо-талап боюнча өндүрүштү реалдуу кылат. Өнөр жай өндүрүшүндөгү компоненттерди ыңгайлаштыруу үчүнбү же саламаттыкты сактоодо жекелештирилген медициналык аппараттарды өндүрүү үчүнбү, 3D басып чыгаруу ар түрдүү тармактарда революциялык өзгөрүүлөрдү алып келүүчү эффективдүү, так өндүрүшкө жетүү үчүн өзүнүн кеңири материалдык ресурстарын колдонот.

Өтө өткөргүч материалдар

Уникалдуу физикалык касиеттерге ээ материалдар катары супер өткөргүчтөр материал таанууда өзгөчө маанилүү орунду ээлейт, айрыкча электр тогу жана электромагниттик кубулуштарды камтыган колдонмолордо. Өтө өткөргүч материалдардын эң көрүнүктүү өзгөчөлүгү алардын белгилүү шарттарда нөлдүк каршылык менен электр тогун өткөрүү жөндөмдүүлүгү болуп саналат. Бул касиет супер өткөргүчтөрдү электр энергиясын өткөрүү тармагында колдонуу үчүн зор потенциалды берет.

Кадимки электр берүү процесстеринде өткөргүчтөргө мүнөздүү болгон каршылык жылуулук түрүндө энергиянын олуттуу жоготууларына алып келет. Өтө өткөргүч материалдарды колдонуу бул кырдаалды өзгөртүүгө убада берет. Электр өткөргүч линияларында колдонулганда ток алар аркылуу тоскоолдуксуз өтөт, натыйжада электр энергиясы дээрлик нөлдүк жоготууга алып келет. Бул өткөрүүнүн натыйжалуулугун олуттуу жогорулатат, энергияны ысырап кылууну азайтат жана айлана-чөйрөгө тийгизген таасирин азайтат.

Супер өткөргүч материалдар магниттик левитацияны ташууда да маанилүү роль ойнойт. Маглев поезддери трассадагы магнит талаасы менен өз ара аракеттенүү үчүн супер өткөргүч материалдардан пайда болгон күчтүү магнит талаасын пайдаланат, бул поезддин жогорку ылдамдыкта көтөрүлүшүнө жана иштөөсүнө мүмкүндүк берет. Өтө өткөргүч материалдардын нөлдүк каршылык касиети ырааттуу левитация жана түртүүчү күчтөрдү камсыз кылуу менен магнит талаасынын туруктуу жаралышын жана сакталышын камсыз кылат. Бул салттуу ташуу ыкмаларын түп-тамырынан бери өзгөртүп, поезддердин жылмакай иштеши менен жогорку ылдамдыкта жүрүүгө мүмкүндүк берет.

Өтө өткөргүч материалдарды колдонуу перспективалары өзгөчө кенен. Электр энергиясын жана магниттик левитацияны ташуудагы олуттуу таасиринен тышкары, алар медициналык жабдуулардагы магниттик-резонанстык томография (MRI) технологиясы жана жогорку энергиялуу физиканы изилдөөдө бөлүкчөлөрдүн тездеткичтери сыяктуу башка тармактарда потенциалдуу мааниге ээ.

Smart Bionic материалдары

Материал таануунун кеңири чөйрөсүндө табияттагы биологиялык түзүлүштөрдү окшоштуруп, таң калыштуу касиеттерин көрсөткөн өзгөчө бир материалдар классы бар. Бул материалдар полимердик материалдар секторунда маанилүү мааниге ээ. Алар айлана-чөйрөдөгү өзгөрүүлөргө, өзүн-өзү оңдоого, ал тургай, өзүн-өзү тазалоого жооп бере алат.

Кээ бир акылдуу полимердик материалдар биологиялык түзүлүштөрдү туураган өзгөчөлүктөргө ээ. Мисалы, кээ бир полимердик гидрогелдер биологиялык кыртыштарда табылган клеткадан тышкаркы матрицадан структуралык дем алышат. Бул гидрогельдер айлана-чөйрөсүндөгү нымдуулуктун өзгөрүшүн сезе алышат: нымдуулук азайганда, алар суунун жоготууларын азайтуу үчүн жыйрылышы мүмкүн; жана нымдуулук жогорулаганда нымдуулукту сиңирүү үчүн кеңейип, ошону менен айлана-чөйрөнүн нымдуулугунун деңгээлине жооп берет.

Өзүн-өзү айыктырууга келсек, атайын химиялык байланыштарды же микроструктураларды камтыган айрым полимердик материалдар бузулгандан кийин өздөрүн автоматтык түрдө оңдой алышат. Мисалы, динамикалык коваленттик байланыштары бар полимерлер беттик жаракалар пайда болгондо, бул байланыштарды белгилүү шарттарда кайра түзө алат, зыянды айыктырат жана материалдын бүтүндүгүн жана натыйжалуулугун калыбына келтирет.

Өзүн-өзү тазалоо функциясы үчүн, белгилүү бир полимердик материалдар буга атайын беттик структуралар же химиялык өзгөртүүлөр аркылуу жетишет. Мисалы, кээ бир полимердик каптоо материалдарында лотос жалбырагына окшош микроскопиялык түзүлүштөр бар. Бул микроструктура суу тамчыларынын материалдын бетинде мончокторду пайда кылып, тез жылып, ошол эле учурда чаң менен кирди алып чыгып, өзүн-өзү тазалоочу эффектке жетишүүгө мүмкүндүк берет.

Биологиялык жактан ажырай турган материалдар

Азыркы коомдо экологиялык көйгөйлөр курч, туруктуу булгануу экосистемаларга коркунуч туудурат. Материалдар тармагында,биологиялык жактан ажырай турган материалдарөзгөчө полимердик материалдар чөйрөсүндө уникалдуу артыкчылыктарды жана олуттуу колдонуу маанисин көрсөтүп, туруктуу чечимдер катары олуттуу көңүл бурушту.

Медицина тармагында биоажыралуучу материалдар чечүүчү ролду ойнойт. Мисалы, жараатты жабуу үчүн колдонулган тигиштер көбүнчө биоажыралуучу полимердик материалдардан жасалат. Бул материалдар жараатты айыктыруу процессинде акырындык менен бузулуп, алып салуу зарылдыгын жок кылат жана пациенттин ыңгайсыздыгын жана инфекция коркунучун азайтат.

Ошол эле учурда, биодеградациялануучу полимерлер кыртыш инженериясында жана дарыларды жеткирүү системаларында кеңири колдонулат. Алар клетканын өсүшүнө жана ткандарды оңдоого структуралык колдоо көрсөтүп, клеткалык тепкич катары кызмат кылышат. Бул материалдар убакыттын өтүшү менен организмде калдыктарды калтырбастан бузулат, ошону менен ден-соолукка коркунуч туудурбайт.

Таңгактоо секторунда биологиялык жактан ажыроочу материалдар зор колдонуу потенциалына ээ. Салттуу пластикалык таңгактын бузулушу кыйын, бул туруктуу ак булганууга алып келет. Пластикалык баштыктар жана кутулар сыяктуу биологиялык жактан ажырай турган полимерлерден жасалган таңгактоочу продуктулар колдонулгандан кийин табигый чөйрөдө микробдук аракеттер аркылуу акырындап зыянсыз заттарга ажырап, туруктуу булганууну азайтат. Мисалы, полилактикалык кычкыл (PLA) таңгактоочу материалдар биологиялык жактан ажырай турган негизги таңгактоо талаптарын канааттандыруу үчүн жакшы механикалык жана кайра иштетүү касиеттерин сунуштайт, бул аларды идеалдуу альтернатива кылат.

Наноматериалдар

Материал таануунун тынымсыз өнүгүүсүндө наноматериалдар өздөрүнүн уникалдуу касиеттеринен жана микроскопиялык масштабда затты манипуляциялоо жөндөмүнөн улам изилдөө жана колдонуу түйүнү катары пайда болду. Алар ошондой эле полимердик материалдар тармагында олуттуу орунду ээлейт. Материяны наноөлчөмдө көзөмөлдөө менен, бул материалдар медицинада, энергетикада жана электроникада олуттуу салым кошууга даяр болгон өзгөчө касиеттерин көрсөтөт.

Медицина тармагында наноматериалдардын уникалдуу касиеттери ооруларды аныктоо жана дарылоо үчүн жаңы мүмкүнчүлүктөрдү берет. Мисалы, кээ бир нанополимердик материалдар дары-дармектерди жеткирүүчү каражат катары иштелип чыгышы мүмкүн. Бул ташыгычтар оорулуу клеткаларга дарыларды так жеткирип, дени сак ткандарга зыянды азайтып, терапиялык эффективдүүлүктү жогорулатат. Кошумчалай кетсек, наноматериалдар медициналык сүрөттөөдө колдонулат — наноөлчөмдүү контраст агенттери, мисалы, сүрөттөрдүн ачыктыгын жана тактыгын жогорулатып, дарыгерлерге оорунун так диагнозун коюуга жардам берет.

Энергетика тармагында наноматериалдар да чоң потенциалды көрсөтөт. Мисалы, батарея технологиясында колдонулуучу полимердик нанокомпозиттерди алалы. Наноматериалдарды кошуу батареянын энергиянын тыгыздыгын жана заряддын/разряддын натыйжалуулугун жогорулатып, ошону менен жалпы өндүрүмдүүлүгүн жакшыртат. Күн батареялары үчүн айрым наноматериалдар жарыкты сиңирүүнү жана конверсиянын эффективдүүлүгүн жогорулатып, фотоэлектрдик түзүлүштөрдүн электр энергиясын өндүрүү мүмкүнчүлүгүн жогорулата алат.

Наноматериалдарды колдонуу электроникада да тездик менен кеңейүүдө. Наноөлчөмдүү полимердик материалдар кичирээк, жогорку натыйжалуу электрондук компоненттерди өндүрүүгө мүмкүндүк берет. Мисалы, нанотрансисторлорду иштеп чыгуу электрондук шаймандарда көбүрөөк интеграциялоого жана тезирээк иштөөгө мүмкүндүк берет. Кошумчалай кетсек, наноматериалдар ийкемдүү электрониканы түзүүгө көмөктөшүп, көчмө жана ийилүүчү электрондук түзүлүштөргө болгон талаптарды канааттандырат.

Кыскача айтканда

бул материалдардын прогресси технологиялык инновацияларды гана эмес, энергетика, айлана-чөйрө жана ден-соолук жаатындагы глобалдык чакырыктарды чечүү үчүн жаңы мүмкүнчүлүктөрдү да сунуштайт.