Презентация "Графен - материал будущего" по химии – проект, доклад

Графен – материал будешего

Выполнил: Пермяков Иван Ученик 10 класса

План: Цель Задачи Введение История Графен с точки зрения химии Графен с точки зрения физики Получение Применение Конкуренты Подведение итогов

Содержание

Целью проекта является ответ вопрос: «Проникнет ли графен в различные сферы жизни людей в ближайшем будущем?»

Цель

Изучить графен с различных точек зрения Найти все сферы применения графена Найти ближайших конкурентов по химическим и физическим свойствам

Задачи:

МОСКВА, 5 окт - РИА Новости. «Нобелевская премия 2010 года по физике стала праздником сразу для двух стран, для родины лауреатов - России, и для их нынешнего дома - Британии. Шведские академики присудили высшую научную награду Андрею Гейму и Константину Новоселову за открытие двумерной формы углерода - графена, заставив российских ученых сетовать на утечку мозгов, а британских - надеяться на сохранение финансирования науки.»

Введние

Графен – новая форма кристаллического углерода, которая в отличие от алмаза формирует невероятно тонкую кристаллическую сетку атомов. На сегодня графен – самый тонкий материал, который когда-либо был изолирован, толщина, как я уже сказала – всего лишь один атом углерода. Он позволит существенно повысить скорость работы вычислительных машин, снизить их энергопотребление и нагревание в ходе работы, сделать их легкими.

Графен является базой для построения теории графита. Графит является полуметаллом, что было четко описано в 1947 году П. Воллесом в своей работе о графите, также в этой работе было написано много других специфических особенностей данного кристалла . Несмотря на такие специфические особенности, описанные Воллесом, экспериментального подтверждения эти выводы не получили до 2005 года. В 2004 году Андреем Геймом и Константином Новоселовым была опубликована работа в журнале Science, где сообщалось о получении графена на подложке окислённого кремния. В 2011 году ученые из Национальной радиоастрономической обсерватории объявили, что им, вероятно, удалось зарегистрировать графен в космическом пространстве (планетарные туманности в Магеллановых облаках) В 2010 г. двое российских ученых – Андрей Гейм и Константин Новоселов – получили Нобелевскую премию по физике за свои передовые опыты с графеном. Андрей Гейм и Константин Новоселов - первые в истории выпускники Московского физико-технического института, получившие Нобелевскую премию

История

Графен (англ. graphene) — двумерная аллотропная модификация углерода, образованная слоем атомов углерода толщиной в один атом, находящихся в sp²-гибридизации и соединённых посредством σ- и π-связей в гексагональную двумерную кристаллическую решётку. Его можно представить как одну плоскость графита, отделённую от объёмного кристалла.

Графен с точки зрения химии

Графен обладает большой механической жёсткостью и рекордно большой теплопроводностью  (~1 ТПа и ~5·103 Вт·м−1·К−1 соответственно). Высокая подвижность носителей заряда (максимальная подвижность электронов среди всех известных материалов). При этом, графен обладает высокой прочностью, он прозрачен в силу своей чрезвычайно малой толщины. Кроме того, графен является прекрасным проводником электрического тока.

Графен с точки зрения физики

1) Химическим расщеплением 2) Механическое расщепление 

Получение

Для создания углеродных нанотрубок. Углеродные нанотрубки – это каркасные структуры или гигантские молекулы, состоящие только из атомов углерода. Поэтому-то углеродные нанотрубки такие прочные. Нанотрубки можно применять в качестве очень прочных микроскопических стержней и нитей, ведь модуль Юнга однослойной нанотрубки достигает величин порядка 1-5 ТПа, что на порядок больше, чем у стали! Поэтому нить, сделанная из нанотрубок, толщиной с человеческий волос способна удерживать груз в сотни килограмм.

Применение

Потенциальные области применения, включают замену углеродных волокон в композитных материалах, с целью создания более легковесных самолетов и спутников; замена кремния в транзисторах; внедрение в пластмассу, с целью придания ей электропроводности; датчики на основе графена могут обнаруживать опасные молекулы; использование графеновой пудры в электрических аккумуляторах, с целью увеличения их эффективности; оптоэлектроника; более крепкий, прочный и легкий пластик; герметичные пластиковые контейнеры, которые позволят неделями хранить в нем еду, и она будет оставаться свежей; прозрачное токопроводящее покрытие для солнечных панелей и для мониторов; более крепкие ветряные двигатели; более устойчивые к механическому воздействию медицинские имплантаты; лучшее спортивное снаряжение; суперконденсаторы; улучшение проводимости материалов; высокомощные высокочастотные электронные устройства; искуственные мембраны для разделения двух жидкостей в резервуаре; улучшение тачскринов; ЖКД (жидкокристаллические дисплеи); дисплей на органических светодиодах; графеновые наноленты позволят создать баллистические транзисторы; нанобреши в графене могут позволить создать новые техники скоростного секвенирования ДНК.

прозрачное токопроводящее покрытие для солнечных панелей и для мониторов; более крепкие ветряные двигатели; более устойчивые к механическому воздействию медицинские имплантаты; лучшее спортивное снаряжение; суперконденсаторы; улучшение проводимости материалов; высокомощные высокочастотные электронные устройства; искуственные мембраны для разделения двух жидкостей в резервуаре; улучшение тачскринов; ЖКД (жидкокристаллические дисплеи); дисплей на органических светодиодах; графеновые наноленты позволят создать баллистические транзисторы; нанобреши в графене могут позволить создать новые техники скоростного секвенирования ДНК.

Самый прочный и самый твердый на Земле материал. Это карбин – такой же гипотетический материал, каким когда-то был графен; это одномерная цепочка атомов углерода, связанных между собой. Но этот материал не создан. Поэтому конкурировать даже не можетс графеном.

Конкуренты: Карбин

Ещё один конукрент графина, но уже негипотетический. Станен – это обычного атомарного олова материал , который является первым в мире практически 100-процентным сверхпроводником, способным работать при комнатной температуре.

Станен

Таким образом, я считаю, что в ближайшем будущем графен проникнет во сферы жизни людей, и уже никто не будет удивляться этому материалу, как сейчас кремнию.

Подведение итогов

http://compulenta.computerra.ru/veshestvo/materialovedenie/10010587/ http://www.aif.ru/dontknows/answer/1060913 http://www.bbc.co.uk/russian/blogs/2013/11/131121_blog_seva_novgorodsev.shtml http://lenta.ru/news/2013/11/13/supercap/ http://nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/17.05.11.pdf http://www.3dnews.ru/787932 http://www.sigma-test.ru/node/grafen.html http://newsland.com/news/detail/id/390259/ http://ria.ru/science/20101005/282464511.html http://kbogdanov5.narod.ru/7.htm http://ria.ru/science/20101005/282559646.html http://ru.wikipedia.org/wiki/Получение_графена http://slon.ru/biz/1002895/ http://www.mk.ru/science/article/2013/11/29/952683-iz-olova-poluchen-material-prevoshodyaschiy-po-svoim-svoystvam-quotnobelevskiyquot-grafen.html

Литература