Метка «графен»

Эта статья является переводом "You can now 3D print one of the world’s lightest materials" с сайта qz.com, ну и немного от себя добавил.

Аэрогели — это одни из легчайших твердых материалов, созданных человеком. Графеновый аэрогель — рекордсмен в этой категории. Он настолько легок, что напечатанная на 3D принтере решетка из него не может даже сделать вмятину на комке шерсти. Аэрогель в 1000 раз легче воды. Минимальная плотность аэрогеля находит для него множество сфер применения. В том числе он может использоваться даже для сбора разливов нефти.

image
Читать полностью »

Хотя графен сам по себе весьма прочный материал, использовать эту прочность на макроуровне непросто. Хотя существуют варианты использования механических свойств графена в виде чешуек в толще материала, которые делают его прочнее, играя роль «арматуры», гораздо интереснее выглядит перспектива изготовления из графена волокон и нитей, из которых можно будет делать сверхпрочную ткань или верёвки, обладающие, к тому же, электропроводящими свойствами.

Учёным из университета штата Пенсильвания и университета Синсю в Японии удалось сделать из оксида графена нить, сравнимую по прочности с кевларом, и при этом очень гибкую и эластичную, с гладкой поверхностью и регулярной внутренней струкутрой. Такие нити можно легко скручивать и вязать на них узлы — это уникальный результат, ведь все предыдущие попытки давали хоть и прочные, но жёсткие и ломкие волокна. После отжига, в результате которого оксид графена теряет кислород и первращается в чистый графен, нити становятся более ломкими, зато приобретают высокую электропроводность.

Из графена научились делать гибкую и прочную нить
Читать полностью »

Уникальные свойства графена — его электро- и теплопроводность, а также механическая прочность — делают его очень перспективным материалом для создания разнообразных плёнок и покрытий. Два основных подхода к созданию таких покрытий, существующие сегодня — это выращивание кристаллов графена путём осаждения атомов углерода из содержащих углерод газов на подложку и нанесение на поверхность суспензии, содержащей чешуйки графена размером до нескольких микрометров. Первый способ позволяет получить идеальные монокристаллы, однако требует высоких температур, идеально чистых ингредиентов, специальных подложек. Он применим прежде всего в микроэлектронике, для создания графеновых электронных компонентов.

Второй способ — гораздо более неприхотлив, но вместо монокристаллического графена на поверхности образуется слой из множества перекрывающихся чешуек графена с далёкой от идеальной структурой — для многих применений достаточно и этого. Для улучшения качества такого покрытия используются разные способы — отжиг, плазменная или химическая обработка. Учёные из Иллинойсского университета в Чикаго совместно с коллегами из Южной Кореи разработали простой и хорошо масштабируемый вариант второго способа получения графенового покрытия без какой-либо постобработки.

Сверхзвуковое напыление позволяет получить высококачественное графеновове покрытие без постобработки
Стеклянная пластинка с графеновым напылением и её поверхность под электронным микроскопом
Читать полностью »

Хотя графен состоит из широко распространённого в природе углерода, он очень дорог, так как до сих пор не изобретены способы его получения в промышленных масштабах. Относительно просто можно получить лишь мельчайшие чешуйки графена. Большой однослойный лист монокристаллического графена, пригодный для дальнейшего использования в микроэлектронике — пока что недостижимая цель.

Тем не менее, похоже, что прорыв не за горами. Всего несколько месяцев назад в исследовательском центре IBM имени Томаса Уотсона научились получать 10-сантиметровые листы графена. А 3-го апреля этого года в журнале Science были опубликованы результаты совместного исследования учёных из института передовых технологий Самсунг и университета Сонгюнгван (Южная Корея), в которой описан ещё один метод получения больших листов графена с идеальной структурой, потенциально пригодный для массового производства.

Основная проблема выращивания графена — наличие областей с разной ориентацией кристаллической решётки, на стыках которых образуются дефекты. Этой проблемы можно было бы избежать, если выращивать большой лист графена из одного-единственного центра кристаллизации, но это очень трудно реализовать на практике. Корейские учёные нашли способ осуществлять кристаллизацию графена так, чтобы все области, в которых началась кристаллизация, были ориентированы одинаково и срастались в единое целое без дефектов. Ключевой элемент новой технологии — специально обработанная подложка.

Корейские учёные разработали революционную технологию производства графена
Отдельные области графена срастаются в единый лист (вверху — схема, внизу — изображения с микроскопа)
Читать полностью »

Учёные из Массачусетского технологического института разработали технологию, позволяющую делать в листах графена отверстия определённого диаметра. Получившееся «решето» в зависимости от размеров отверстий может фильтровать частицы разного размера — от ионов до крупных органических молекул. Мембраны фильтров из традиционных материалов приходится делать довольно толстыми, чтобы они были достаточно прочными (для установок обратного осмоса, опресняющих морскую воду, рабочее давление может достигать 70 атмосфер). Графен в десятки раз прочнее пластика, из которого делают обычные мембраны, а значит мембрана может быть намного тоньше и пропускать воду гораздо быстрее.

image
Читать полностью »

Учёные активно изучают возможности получения новых материалов, аналогичных графену, — состоящих из слоя вещества толщиной в один атом. Существенный прогресс в последнее время был продемонстрирован в получении фосфорена — материала, состоящего из одного слоя атомов фосфора.
Кристаллическая структура фосфорена
Кристаллическая структура фосфорена (Credit: Han Liu et al.)
Читать полностью »

Вернее, не столько сами транзисторы, сколько КМОП-техпроцесс для изготовления «графеновых» транзисторов. Компания уже достаточно долгое время ведет изучение графена, его свойств, а также возможных путей использования материала.

Один из таких путей — полная или частичная замена графеном кремния в мощных/высокочастотных транзисторах.

В общем-то, все это не новость, поскольку IBM представила макет смесителя частоты с использованием «графенового» транзистора в схеме еще три года назад. Правда, тогда этот макет был ранним прототипом, а его размеры были достаточно велики. С тех пор велась работа по совершенствованию техпроцесса обработки пластин кремния, с целью включения процесса формирования транзисторов с каналами из графена в качестве одной из стадий КМОП-техпроцесса.

Читать полностью »

Графен – жизнь или смерть?
Под конец 2013 года вышли в свет две примечательные статьи. Одна посвящена созданию резонатора или генератора опорной частоты на базе графена, а вторая – ревью о настоящему и будущему графена. Так что же ждёт графен в будущем – жизнь и расцвет углеродной электроники или смерть и забвение?

Читать полностью »

Футуристичный дизайн носителей информации нового типа был отмечен престижной наградой Red Dot Design Awards Winner, и стартап со странным названием dataSTICKIES, создавший концепт флеш-памяти на основе графена толщиной с пленку, намерен в относительно недалеком будущем показать рабочий прототип устройства.

image

Отправной точкой для дизайнеров из Индии Парага Ананда и Адити Сингх (Parag Anand & Aditi Singh) была идея избавления пользователей от трудностей с флешками, которые сложно вставить в компьютер нужной стороной, особенно когда порт расположен на задней панели устройства. Для этого дизайнеры разработали концепт поверхностного оптического интерфейса передачи данных (Optical Data Transfer Surface — ODTS), к которому в свою очередь будут подключаться сами накопители, представляющие собой тонкую графеновую пленку с нанесенным слоем клея, подобно тому, как это сделано на бумажных стикерах.
Читать полностью »

Графен — один из самых многообещающих материалов на основе углерода. Так, из графена можно сделать транзистор, способный работать на частоте 427 гигагерц, или фотосенсор, который в 1000 раз чувствительнее обычного. К сожалению, пока что графен умеют получать лишь в виде чешуек размером в доли миллиметра или в виде плёнок хоть и большего размера, но состоящих из нескольких слоёв. При этом стоимость такого графена всё ещё очень велика.

В исследовательском центре IBM имени Томаса Уотсона разработали технологию получения однослойных листов графена размером до 10 сантиметров и нанесения их на кремниевую подложку. Эта технология может стать основой для массового производства графена и появления на рынке электронных устройств на его основе.

image
Читать полностью »