yangiliklar

Grafen materiali

Grafen - uglerod atomlarining bir qatlamidan tashkil topgan noyob material. U 10⁶ S/m ga yetib, misdan 15 baravar yuqori elektr o'tkazuvchanligini namoyish etadi va bu uni Yerdagi eng past elektr qarshiligiga ega materialga aylantiradi. Ma'lumotlar, shuningdek, uning o'tkazuvchanligi 1515,2 S / sm ga yetishi mumkinligini ko'rsatadi. Polimer materiallar sohasida grafen keng qo'llash salohiyatiga ega.

Polimer materiallarga yuqori samarali qo'shimcha sifatida kiritilganda, grafen elektr o'tkazuvchanligini va aşınma qarshiligini sezilarli darajada oshiradi. Grafen qo'shilishi materialning o'tkazuvchanligini sezilarli darajada oshiradi, elektron qurilmalar, batareyalar va shunga o'xshash ilovalarda ajoyib ishlashni ta'minlaydi. Uning yuqori mustahkamligi, shuningdek, polimer strukturaviy materiallarning mexanik xususiyatlarini yaxshilaydi, bu uni aviatsiya va avtomobil ishlab chiqarish kabi yuqori talabga ega bo'lgan tarmoqlar uchun mos qiladi.

Yuqori samarali uglerod tolali kompozitlar

Uglerod tolasi pat kabi engil, ammo po'lat kabi mustahkam material bo'lib, material landshaftida hal qiluvchi o'rinni egallaydi. O'zining past zichligi va yuqori mustahkamligidan foydalangan holda, uglerod tolasi avtomobil ishlab chiqarishda ham, aerokosmikda ham muhim ilovalarni topadi.

Avtomobil ishlab chiqarishda u korpus romlari va butlovchi qismlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi, bu esa avtomobilning umumiy kuchini oshirish, og'irlikni kamaytirish va yoqilg'i samaradorligini oshirish. Aerokosmik sohada u samolyotning tarkibiy qismlari uchun ideal material bo'lib xizmat qiladi, samolyot og'irligini samarali ravishda kamaytiradi, energiya sarfini kamaytiradi va parvoz samaradorligini oshiradi.

Ilg'or yarimo'tkazgich materiallari

Axborot texnologiyalari jadal rivojlanayotgan bugungi davrda barcha sohalarda texnologik yangilanishlarga katta talab mavjud. Elektron ishlab chiqarish sanoati yuqori samarali yarimo'tkazgich materiallariga ayniqsa sezilarli va doimiy o'sib borayotgan ehtiyojni namoyish etadi. Zamonaviy elektron texnologiyaning asosiy poydevori sifatida yarimo'tkazgich materiallarining sifati bevosita elektron qurilmalarning ishlash tezligini, samaradorligini va funksionalligini aniqlaydi.

Mikroskopik darajada elektr xususiyatlari, kristall tuzilishi va nopoklik tarkibi kabi xususiyatlar elektron qurilmaning ishlashiga sezilarli ta'sir qiladi. Masalan, tashuvchining harakatchanligi yuqori bo'lgan yarimo'tkazgichli materiallar elektronlarning tezroq harakatlanishini ta'minlaydi va hisoblash tezligini oshiradi. Sof kristall tuzilmalar elektronlarning tarqalishini kamaytiradi va ish samaradorligini yanada oshiradi.

Amaliy ilovalarda ushbu yuqori samarali yarimo'tkazgich materiallar smartfonlar, kompyuter protsessorlari va yuqori tezlikdagi aloqa chiplari kabi tezroq, samaraliroq elektron qurilmalarni ishlab chiqarish uchun asos bo'lib xizmat qiladi. Ular elektron qurilmalarning miniatyurasini va yuqori ishlashini ta'minlaydi, bu esa ko'proq funktsional modullarni cheklangan maydonda birlashtirishga imkon beradi. Bu yanada murakkab hisoblash va qayta ishlash vazifalarini bajarishga yordam beradi, axborotni olish va qayta ishlashga bo'lgan tobora ortib borayotgan talabni qondiradi. Yarimo'tkazgich ishlab chiqarish bilan bog'liq bo'lgan qatron materiallari e'tiborga loyiqdir.

3D bosib chiqarish materiallari

Metalldan plastmassagacha, 3D bosib chiqarish texnologiyasining rivojlanishi turli xil materiallarni qo'llab-quvvatlashga tayanadi, bu materiallar polimer materiallari sohasida keng qo'llanilishi va muhim ahamiyatga ega.

3D bosib chiqarishda metall materiallar aerokosmik dvigatel qismlari va tibbiy asboblardagi metall implantlar kabi yuqori kuch va aniqlikni talab qiluvchi komponentlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Turli xossalari va ishlov berish qulayligi bilan plastik materiallar 3D bosib chiqarishda yanada kengroq qo'llanilishini topdi.

Polimer materiallar 3D bosib chiqarish materiallarining muhim tarkibiy qismini tashkil qilib, texnologiya uchun keng imkoniyatlarni ochib beradi. Ajoyib biomoslashuvga ega bo'lgan ixtisoslashtirilgan polimerlar biomuhandislik to'qimalarining iskalalarini bosib chiqarish imkonini beradi. Ba'zi polimerlar maxsus qo'llash talablariga javob beradigan noyob optik yoki elektr xususiyatlarga ega. Isitish orqali eritilgan termoplastiklar murakkab shakllarni tezda ishlab chiqarish uchun qatlam-qatlam cho'ktirish imkonini beradi, bu esa ularni mahsulot prototipini yaratish va moslashtirilgan sozlashda keng qo'llash imkonini beradi.

Ushbu xilma-xil moddiy yordam 3D bosib chiqarish texnologiyasiga turli talablar asosida ishlab chiqarish uchun mos materiallarni tanlash imkonini beradi, bu esa talab bo'yicha ishlab chiqarishni haqiqatga aylantiradi. Sanoat ishlab chiqarishidagi komponentlarni sozlash yoki sog'liqni saqlashda shaxsiylashtirilgan tibbiy asboblarni ishlab chiqarish uchunmi, 3D bosib chiqarish turli sohalarda inqilobiy o'zgarishlarni keltirib chiqaradigan samarali, aniq ishlab chiqarishga erishish uchun keng moddiy resurslardan foydalanadi.

Supero'tkazuvchi materiallar

Noyob jismoniy xususiyatlarga ega bo'lgan materiallar sifatida supero'tkazgichlar materialshunoslikda, ayniqsa elektr tokini o'tkazish va elektromagnit hodisalar bilan bog'liq ilovalarda juda muhim o'rin tutadi. Supero'tkazuvchi materiallarning eng diqqatga sazovor xususiyati - ma'lum sharoitlarda nol qarshilik bilan elektr tokini o'tkazish qobiliyatidir. Bu xususiyat o'ta o'tkazgichlarni elektr uzatish sohasida qo'llash uchun katta imkoniyatlarga ega.

An'anaviy elektr uzatish jarayonlarida o'tkazgichlarga xos bo'lgan qarshilik issiqlik shaklida sezilarli energiya yo'qotishlariga olib keladi. Supero'tkazuvchi materiallarni qo'llash bu vaziyatni inqilob qilishni va'da qiladi. Elektr uzatish liniyalarida ishlaganda, oqim ular orqali to'siqsiz oqadi, bu esa elektr energiyasining deyarli nolga teng yo'qotilishiga olib keladi. Bu uzatish samaradorligini sezilarli darajada oshiradi, energiya chiqindilarini kamaytiradi va atrof-muhitga ta'sirni kamaytiradi.

Supero'tkazuvchi materiallar magnit levitatsiyani tashishda ham muhim rol o'ynaydi. Maglev poezdlari yo'lda magnit maydonlar bilan o'zaro ta'sir qilish uchun supero'tkazuvchi materiallar tomonidan yaratilgan kuchli magnit maydonlardan foydalanadi, bu esa poezdning yuqori tezlikda harakatlanishi va ishlashiga imkon beradi. Supero'tkazuvchi materiallarning nolga chidamlilik xususiyati magnit maydonlarning barqaror hosil bo'lishini va saqlanishini ta'minlaydi, izchil levitatsiya va harakat kuchlarini ta'minlaydi. Bu poyezdlarga an'anaviy transport usullarini tubdan o'zgartirib, silliq ishlashi bilan yuqori tezlikda harakatlanishiga imkon beradi.

Supero'tkazuvchi materiallarni qo'llash istiqbollari juda keng. Elektr uzatish va magnit levitatsiyani tashishdagi sezilarli ta'siridan tashqari, ular boshqa sohalarda, masalan, tibbiy asbob-uskunalarda magnit-rezonans tomografiya (MRI) texnologiyasi va yuqori energiya fizikasi tadqiqotlarida zarracha tezlatgichlarida potentsial ahamiyatga ega.

Aqlli bionik materiallar

Materialshunoslikning keng sohasida tabiatda topilgan biologik tuzilmalarni taqlid qiluvchi va hayratlanarli xususiyatlarni namoyish qiluvchi maxsus materiallar sinfi mavjud. Ushbu materiallar polimer materiallari sektorida muhim ahamiyatga ega. Ular atrof-muhit o'zgarishlariga javob berishlari, o'z-o'zini ta'mirlashlari va hatto o'z-o'zini tozalashlari mumkin.

Ba'zi aqlli polimer materiallari biologik tuzilmalarni taqlid qiluvchi xususiyatlarga ega. Masalan, ba'zi polimer gidrogellari biologik to'qimalarda joylashgan hujayradan tashqari matritsadan strukturaviy ilhom oladi. Bu gidrogellar o'z muhitidagi namlik o'zgarishlarini sezishi mumkin: namlik pasayganda, ular suv yo'qotilishini minimallashtirish uchun qisqaradi; va namlik ko'tarilganda namlikni yutish uchun kengaytiring va shu bilan atrof-muhit namligi darajasiga javob beradi.

O'z-o'zini davolashga kelsak, maxsus kimyoviy birikmalar yoki mikro tuzilmalarni o'z ichiga olgan ba'zi polimerik materiallar shikastlangandan keyin o'zlarini avtomatik ravishda tiklashi mumkin. Masalan, dinamik kovalent bog'lanishga ega bo'lgan polimerlar sirt yoriqlari paydo bo'lganda, bu bog'lanishlarni muayyan sharoitlarda qayta tashkil etishi mumkin, zararni davolaydi va materialning yaxlitligi va ishlashini tiklaydi.

O'z-o'zini tozalash funktsiyasi uchun ba'zi polimerik materiallar bunga maxsus sirt tuzilmalari yoki kimyoviy modifikatsiyalar orqali erishadi. Misol uchun, ba'zi polimerik qoplama materiallari lotus barglariga o'xshash mikroskopik tuzilmalarga ega. Ushbu mikro tuzilma suv tomchilarining material yuzasida boncuklar hosil qilishiga va tez dumalab, bir vaqtning o'zida chang va axloqsizlikni olib tashlashga va shu bilan o'z-o'zini tozalash effektiga erishishga imkon beradi.

Biologik parchalanadigan materiallar

Hozirgi jamiyatda ekologik muammolar jiddiy bo'lib, doimiy ifloslanish ekotizimlarga tahdid solmoqda. Materiallar sohasida,biologik parchalanadigan materiallarNoyob afzalliklarni va muhim qo'llash qiymatini, ayniqsa polimerik materiallar sohasida namoyon bo'lgan barqaror echimlar sifatida katta e'tiborni tortdi.

Tibbiyot sohasida biologik parchalanadigan materiallar hal qiluvchi rol o'ynaydi. Masalan, yarani yopish uchun ishlatiladigan tikuvlar ko'pincha biologik parchalanadigan polimer materiallardan tayyorlanadi. Ushbu materiallar yarani davolash jarayonida asta-sekin pasayib, olib tashlash zaruratini yo'q qiladi va bemorning noqulayligi va infektsiya xavfini kamaytiradi.

Bir vaqtning o'zida biologik parchalanadigan polimerlar to'qimalar muhandisligi va dori vositalarini etkazib berish tizimlarida keng qo'llaniladi. Ular hujayra o'sishi va to'qimalarni tiklash uchun tizimli yordamni ta'minlaydigan uyali iskala bo'lib xizmat qiladi. Ushbu materiallar vaqt o'tishi bilan tanada qoldiq qoldirmasdan yomonlashadi va shu bilan sog'liq uchun mumkin bo'lgan xavflardan qochadi.

Qadoqlash sohasida biologik parchalanadigan materiallar keng qo'llash salohiyatiga ega. An'anaviy plastik qadoqlashni buzish qiyin, bu doimiy oq ifloslanishga olib keladi. Biologik parchalanadigan polimerlardan tayyorlangan qadoqlash mahsulotlari, masalan, plastik qoplar va qutilar, foydalanishdan keyin tabiiy muhitda mikrobial ta'sir ko'rsatish orqali asta-sekin zararsiz moddalarga parchalanib, doimiy ifloslanishni kamaytiradi. Misol uchun, polilaktik kislota (PLA) qadoqlash materiallari asosiy qadoqlash talablariga javob beradigan yaxshi mexanik va ishlov berish xususiyatlarini taklif qiladi, shu bilan birga biologik parchalanadigan bo'lib, ularni ideal alternativ qiladi.

Nanomateriallar

Materialshunoslikning davom etayotgan rivojlanishida nanomateriallar o'zlarining noyob xususiyatlari va mikroskopik miqyosda materiyani boshqarish qobiliyati tufayli tadqiqot va qo'llash nuqtasi sifatida paydo bo'ldi. Ular polimer materiallari sohasida ham muhim mavqega ega. Nano miqyosda moddalarni nazorat qilish orqali ushbu materiallar tibbiyot, energetika va elektronikaga katta hissa qo'shishga tayyor bo'lgan o'ziga xos xususiyatlarni namoyish etadi.

Tibbiyot sohasida nanomateriallarning o'ziga xos xususiyatlari kasallik diagnostikasi va davolash uchun yangi imkoniyatlarni taqdim etadi. Misol uchun, ba'zi nanopolimer materiallar maqsadli dori vositalarini etkazib berish vositasi sifatida ishlab chiqilishi mumkin. Ushbu tashuvchilar kasal hujayralarga dori-darmonlarni aniq etkazib berishadi, bu esa sog'lom to'qimalarga zararni kamaytirish bilan birga terapevtik samaradorlikni oshiradi. Bundan tashqari, nanomateriallar tibbiy tasvirlashda qo'llaniladi - masalan, nano o'lchovli kontrastli vositalar tasvirning ravshanligi va aniqligini oshiradi, bu esa shifokorlarga kasallikni aniqroq tashxislashda yordam beradi.

Energetika sohasida nanomateriallar ham xuddi shunday ulkan salohiyatga ega. Masalan, batareya texnologiyasida qo'llaniladigan polimer nanokompozitlarni olaylik. Nanomateryallarni o'z ichiga olish batareyaning energiya zichligi va zaryadlash/bo'shatish samaradorligini oshirishi mumkin va shu bilan umumiy ish faoliyatini yaxshilaydi. Quyosh xujayralari uchun ma'lum nanomateriallar yorug'likning yutilishi va konversiya samaradorligini oshirishi mumkin, bu esa fotovoltaik qurilmalarning energiya ishlab chiqarish quvvatini oshiradi.

Nanomateryallarning qo'llanilishi elektronikada ham tez kengaymoqda. Nano o'lchamdagi polimer materiallar kichikroq, yuqori samarali elektron komponentlarni ishlab chiqarish imkonini beradi. Misol uchun, nanotranzistorlarning rivojlanishi elektron qurilmalarda ko'proq integratsiya va tezroq ishlash imkonini beradi. Bundan tashqari, nanomateriallar egiluvchan elektronikani yaratishga yordam beradi, portativ va egiluvchan elektron qurilmalarga o'sib borayotgan talablarni qondiradi.

qisqa bayoni; yakunida

Ushbu materiallarning rivojlanishi nafaqat texnologik innovatsiyalarga turtki bo'ladi, balki energiya, atrof-muhit va sog'liqdagi global muammolarni hal qilish uchun yangi imkoniyatlarni taklif qiladi.