Қазір ғалымдар жаратылыстың пайда болуын, нанотехнологияны дамыту және графен алу сынды маңызды бағыттар бойынша зерттеу жұмыстарын жүргізуде. Әлемдік ғылымда трендке айналған бұл салалары Қазақстанда да жан-жақты дамып
Магнетронды тозаңдандыру әдісімен де графен алғаныңызды айтып қалдыңыз. Бұл жағын да түсіндіре кетсеңіз?
жүктеу/скачать 28.65 Kb.
|
1 2
Графен туралы| Магнетронды тозаңдандыру әдісімен де графен алғаныңызды айтып қалдыңыз. Бұл жағын да түсіндіре кетсеңіз?
– Магнетронды тозаңдандыру әдісі ғылымда кең тараған әдіс. Бұл тәсілмен графен алуымызға орыс ғалымдарының магнетронды тозаңдандыру әдісімен көміртекті нанотүтікшені алғаны ықпал еткен еді. Әрине, бұл әдіспен жұмыс жасағанымызда өзіміздің жылдар бойы жинаған біліміміз бен іс-тәжірибемізді сарп еттік. Жұмыс камерасының ішінде катод және электрод болады. Катодымыз біздің графит. Бұдан кейін ауасыз бос кеңістікке, яғни вакуумға аргон газын жібердік. Газ вакуумның ішіндегі еркін жүрген электродтармен әрекеттесіп, графиттің атомдарын жұлып алады. Дәл осы сәтті ароматикалық қатты көміртекті нафталиннің атомдары буға айналып, бәрі әрекеттесіп, бір қабатты графен түзді. – сіздің алған графендеріңіздің өлшемі қандай? – Біздің графеніміздің қалыңдығы 5 микронды құраса, аумағы 5 сантиметрге дейін жетті. Бізге дейін графен алған ғалымдар наноөлшем деңгейінде ғана алған еді. Сондықтан ірі көлемде графен алғанымызбен мақтануға болады. Ең сапалы графен – бір қабатты графен. Біз осыған қол жеткіздік қой. Атомдық микроскоппен алған графеннің сапасын зерттегенде жоғары сапаға қол жеткізгенімізді байқадық. Бұдан кейін бұл бағыттағы ғылыми-зерттеу жұмыстарының қорытындысы жайында мақала жазып, инфакт-факторлық көрсеткіші жоғары ғылыми журналдарға жарияладық. Нәтижесінде дүниежүзінің әр тарабындағы ғалымдар біздің іс-тәжірибемізге қызыққандарын айтып, хаттар жазды. –графенді қалай алуға болатынын аздап болса да жеткіздік деп ойлаймын. Енді, маған графеннің адам баласы үшін пайдасы жайында айтыңызшы? Жалпы, графенді өндірістің қай саласында пайдалануға болады? – Графенді көптеген салада қолдануға болады. Дамыған елдер графенді электроника саласында кеңінен пайдалануға күш салып жатыр. Бүгінде электроникалық бұйымдардың көпшілігін шалаөткізгішті элементтерден жасап келеміз. Ал шалаөткізгіш заттарға – кремний, германий, калий, арсений сынды элементтер жататыны белгілі. Алдағы уақытта графен осы заттардың орнын алмастырады. Өйткені графенде электрондар өте жылдам қозғалатынымен ерекшеленеді. Осының арқасында графеннен жасалған ұялы телефондар мен компьютерлер жылдам жұмыс істейтін қасиетке ие болады. Қазіргі таңда АҚШ-тың Apple компаниясы өздерінің өнімдерін жасауда графенді пайдалану мәселесіне күш салып жатыр. Аталмыш компанияның өндірген өнімдерінің сапасы артып, үлкен сұранысқа ие болғанын бәріміз білеміз. Сол сияқты энергетика саласында да графенді кеңінен пайдалануға болады. Графен сутектен қуат көзін алатын арнайы құрылғылар жасауға таптырмас материал. Ол көміртекті элемент болғандықтан оның сорбциялық қасиеті өте жоғары. Ол бойына сутекті сорып алып, оны ғаламат қуат көзіне айналдыратын мүмкіндікке ие. Сутекте энергия қоры өте көп. Болашақта графеннен арнайы құрал-жабдықтар жасап, қуат көзін өндіруге болады. Тағы да айтсақ, графен ғарыш кеңістігін игеруге де кеңінен жол ашып отыр. Графеннен жасалған байланыс құралдары алыс ғарыш кеңістігінен сигналдар қабылдаудың мүмкіндігін арттырған. Сол сияқты медицина саласына да графенді кеңінен пайдалануға болады. Жалпы, графенді көптеген салада пайдалануға болады. Графен — двумерный кристалл, слой атомов углерода, в виде гексагональной решётки. Графен имеет хорошую теплопроводность, механическую жесткость, он химически стабильный, прочный и упругий. После разработки углеродных нанотрубок были также придуманы на основе графена газовые сенсоры, транзисторы, солнечные батареи и жидкокристаллические дисплеи. Теперь нашелся и еще один метод применения графена — в качестве мембраны. Пресная вода — естественный и ценный компонент жизнедеятельности. На Земле каждый день количество людей увеличивается, это неминуемо заставляет расти потребность не только в еде, но и в пресной воде. Как показывают данные на сайте www. countrymeters, количество людей с 2015 по 2019 годы выросло на 379 миллионов, с 7,289 до 7,668 миллиардов человек, это около 95 миллионов прироста населения в год. Также присутствует информация показывающая увеличение водопотребление на 64 миллиона м3 в год. Недостаток опресненной воды уже ощущается в странах Европы и Азии, что создает экономические и технологические проблемы. Этот недостаток вызван во многом повышением водопотребления технологическими процессами на производствах. К примеру, только один Магнитогорский металлокомбинат использует воды столько, сколько один город-миллионник. Большой объем пресной воды становится непригодным по причине сбросов полуочищенных или неочищенных вод в реки и озера — каждый кубический метр сточной воды загрязняет 40–60 кубических метров воды чистой. Во время сильных дождей и в период таяния снегов в сельскохозяйственных районах происходит интенсивное смывание с полей в реки и озера минеральных удобрений и ядохимикатов, что приводит к заражению водоемов вредными химическими веществами. Наступает антропогенное евтрофирование таких водоемов, — повышение продуктивности. Евтрофирование влечет усиленное развитие некоторых гидробионтов, в частности фитопланктона. Расширяется глубинная зона с анаэробным обменом, накоплением сероводорода, аммиака, нарушаются окислительно-восстановительные процессы и возникает дефицит кислорода. Это приводит к гибели рыб. Можно категорически запретить сброс неочищенных сточных вод, но обычный запрет проблему не решит. Стоки промышленных производств, сбрасываемые в водоемы и канализации, имеют свои нормы и характеристики, которые постоянно усложняются. Да и суммарная цена очистки воды, на современных предприятиях, в среднем составляет от 15 до 40 процентов их общей стоимости. Мы знаем, что очистка загрязненных вод происходит следующими методами: физическим, химическим и биологическим. Например, нефтяные ловушки. В них происходит процесс отстаивания и отделения массы нефтепродуктов от поверхностных сточных вод. Хорошие результаты приносит более сложный способ электрокоагуляции. Химическая очистка распространена, но ей не поддаются моющие средства, которые попадают в канализацию. Перспективна биологическая очистка — аэротенки, биофильтры. Отходы химических и нефтезаводов опасны, и их очистка не полностью снимает вредность такой «очищенной воды» — около 10–20 процента загрязнителей остаются, в том числе растворенные в воде соли. Количество пресной воды ограничены. По исследованиям уже к 2025 году государства ощутят острую нехватку пресной воды, а к 2030 году примерно для 47 процента населения будет наблюдаться дефицит воды. Уже сейчас острая нехватка воды в пустынных и полупустынных регионах вызывает стремительную миграцию населения. Чтобы её остановить, стартовал проект «Новая Долина» — орошение пустынного юго-запада Египта, начатый в 1997 году. Проект предназначен для развития сельскохозяйственных и индустриальных сообществ. После того как проект будет завершен в 2020 году, долина станет новым домом для многих египтян, при этом с помощью проекта увеличится на 10 процента пахотная земля. Тем не менее, идет постоянное совершенствование технологий в борьбе с загрязнениями. Ученые предполагают использование графена для быстрого очищения воды, так как он способен долгое время сохранять свои характеристики, как фильтр. Для создания тонкого листа графена, нужны высокоточные технологии. Удобно то, что прорехи в материале можно чинить. Есть типы графеновых мембран способные фильтровать соленую воду, при этом подобная мембрана будет много тоньше, чем уже существующие. Очищенная вода, с помощью графеновой мембраны, пригодна для питья без дополнительной очистки. Специалистами CSIRO получен графен из соевого масла, что позволяет удешевить сам фильтр. Графен способен удалять 99 процентов вредных веществ продолжительное время. Реагентный метод очистки способен удалять 97–98 процента, но тут можно добавить, что при правильном способе очистки окислением, и при контроле за этим процессом, его эффективность вырастает до 99 процента. Физико-химические методы способны удалять до 95 процента. Механические методы очистки очищают бытовые жидкости от взвешенных частиц на 60–65 процента, от нерастворимых грубодисперсных элементов на 90–95 процента. Таким образом — будущее за графеновыми мембранами, которые вскоре смогут быть использованы во многих сферах производства. жүктеу/скачать 28.65 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
1 2