Quasi tuttu ciò chì scontru in u mondu mudernu si basa in i prudutti elettronichi in una certa misura.Dapoi chì avemu scupertu prima cumu utilizà l'electricità per generà u travagliu meccanicu, avemu creatu apparecchi di tutte e dimensioni per migliurà a nostra vita.Da i luci à i telefoni intelligenti, ogni dispusitivu chì sviluppemu hè custituitu da solu uni pochi di cumpunenti simplici, chì sò spliced inseme in diverse cunfigurazioni.In fatti, dapoi più di un seculu, ci contamu nantu à:
A nostra rivoluzione elettronica muderna s'appoghja nantu à sti quattru tippi di cumpunenti è più tardi transistors, purtendu quasi tuttu ciò chì usemu oghje.Cume avemu corsa à miniaturizà i dispusitivi ilittronica, monitorà più è più aspetti di a nostra vita è a realità, trasmette più dati cù menu putenza, è cunnette i nostri dispusitivi à l'altri, avemu da scontru prestu questi A limitazione classica.tecnulugia.Ma à l'iniziu di u 21u seculu, cinque avanzamenti sò ghjunti, è anu cuminciatu à cambià u nostru mondu mudernu.Questu hè ciò chì tuttu succede.
1.) U sviluppu di graphene.Trà tutti i materiali truvati in natura o creati in u laboratoriu, u diamante ùn hè più u materiale più duru.Sei sò più duru, è u più duru hè u grafene.U grafene siparatu accidentalmente in u laboratoriu in u 2004 hè un fogliu di carbone di un atomu di grossu chjusu in un mudellu di cristalli esagonale.Solu sei anni dopu à stu prugressu, i so scuperti Andrei Heim è Kostya Novoselov vincìu u Premiu Nobel in Fisica.Ùn hè solu u materiale più duru di sempre, è hè incredibilmente resistente à u stress fisicu, chimicu è termale, ma hè veramente un lattice atomicu perfettu.
"Forse simu à l'ora di un'altra miniaturizazione di i prudutti elettronichi, chì rende l'urdinatori più efficaci in u futuru".
U grafene hà ancu proprietà conduttive fascinante, chì significa chì se i dispositi elettronichi, cumpresi i transistori, puderanu esse fatti di graphene invece di siliciu, puderanu esse più chjuchi è più veloci di tuttu ciò chì avemu oghje.Se u grafene hè mischju in plastica, u plasticu pò esse trasfurmatu in un materiale resistente à u calore, più forte, è pò cunduce l'electricità.Inoltre, a trasparenza di u grafene à a luce hè di circa 98%, chì significa chì hè rivoluzionariu per i schermi tactili trasparenti, i pannelli chì emettenu luce è ancu e cellule solari.Cum'è a Fundazione Nobel hà dettu 11 anni fà, "Forse simu nantu à u puntu di miniaturizà un altru pruduttu elettronicu, chì farà l'urdinatori più efficaci in u futuru".
2.) Resistori di superficia.Questa hè a "nova tecnulugia" più antica, è quellu chì hà mai analizatu un urdinatore o un telefuninu pò esse familiarizatu cun questu.Un resistore di superficia di superficia hè un oggettu rettangulare minuscule, generalmente fattu di ceramica, cù bordi conduttivi à e duie estremità.U sviluppu di a ceramica pò prevene u flussu di corrente senza dissipazione di putenza o riscaldamentu, per quessa, esse capaci di creà resistori chì sò superiori à i resistori tradiziunali più antichi utilizati prima: resistori axial leaded.
Queste caratteristiche li facenu assai adattati per i dispositi elettronichi muderni, in particulare u cunsumu d'energia bassu è i dispositi mobili.Sè avete bisognu di una resistenza, pudete aduprà unu di questi SMD (dispositivi di superficia) per riduce a dimensione chì avete bisognu per a resistenza o aumentà a putenza chì pudete applicà à elli in u stessu limitu di dimensione.
3.) Super capacitor.I condensatori sò una di e tecnulugia elettroniche più antiche.Sò basati nantu à una cunfigurazione simplice in quale duie superfici conduttive (piatti, cilindri, cunchiglia sferica, etc.) sò siparati l'una di l'altru da una piccula distanza, è sti dui superfici ponu mantene cariche uguali è opposte.Quandu pruvate à passà u currente à traversu u condensatore, carica;quandu si spegne u currente o cunnette dui tavulini, u condensatore si scarica.I condensatori anu una larga gamma d'applicazioni, cumprese l'almacenamiento d'energia, raffiche rapidi di liberazione una volta di energia, è l'elettronica piezoelettrica, induve i cambiamenti in a pressione di u dispusitivu generanu segnali elettronici.
Di sicuru, ùn hè micca solu sfida à fabricà parechji platti cù spazii assai chjuchi nantu à una scala assai, assai chjuca, ma ancu fundamentalmente limitata.L'ultimi sviluppi in i materiali - in particulare u titanatu di cobre di calcium (CCTO) - facenu pussibule di almacenà grandi quantità di carica elettrica in spazii chjuchi: supercapacitors.Sti dispusitivi miniaturizzati ponu esse caricati è scaricati parechje volte prima ch'elli vanu;caricanu è scaricanu più veloce;è si almacenanu 100 volte più energia per unità di volume chì i condensatori più vechji.In quantu à i prudutti elettronichi miniaturizzati, sò una tecnulugia chì cambia u ghjocu.
4.) Super induttori.L'ultimu di i "Big Three", Super Inductor hè u più novu participante, chì ùn hè statu realizatu finu à 2018. Un inductor hè basu una bobina, un currente è un core magnetizable utilizatu inseme.L'induttore s'oppone à u cambiamentu di u so campu magneticu internu, chì significa chì, se pruvate à lascià u flussu di corrente attraversu unu, resisterà per un pezzu, poi lascià u flussu di corrente liberamente attraversu, è infine resiste à questu cambiamentu di novu quandu girate u corrente off.Inseme cù resistori è condensatori, sò i trè elementi basi di tutti i circuiti.Ma dinò, ci hè un limitu à quantu chjuchi ponu diventà.
U prublema hè chì u valore di l'induttanza dipende da a superficia di l'inductor, chì hè un assassinu di sognu in termini di miniaturizazione.In ogni casu, in più di u sensu magneticu classicu, ci hè ancu u cuncettu di muvimentu: l'inerzia di e particelle chì portanu u currenti impediscenu u cambiamentu di u so muvimentu.Cum'è e formiche in una linea devenu "parlà" l'una cù l'altru per cambià a so vitezza, queste particelle chì portanu corrente (cum'è l'elettroni) anu bisognu di applicà a forza l'una à l'altru per accelerà o rallentà.Questa resistenza à u cambiamentu crea un sensu di muvimentu.Sutta a guida di u Laboratoriu di Ricerca in Nanoelettronica di Kaustav Banerjee, hè statu sviluppatu un induttore dinamicu chì utilizeghja a tecnulugia di grafene: u materiale cù a più alta densità di induttanza mai.
5.) Mette graphene in ogni dispusitivu.Avà facemu un bilanciu.Avemu grafene.Avemu versioni "super" di resistori, condensatori è induttori-miniaturizzati, robusti, affidabili è efficienti.Almenu in teoria, l'ultimu ostaculu à a rivoluzione in l'ultra-miniaturizazione di l'elettronica hè a capacità di cunvertisce quasi ogni dispusitivu fattu di qualsiasi materiale in un dispositivu elettronicu.Per fà questu pussibule, tuttu ciò chì avemu bisognu hè di pudè incrustà i dispositi elettronichi basati in graphene in ogni tipu di materiale chì vulemu, cumpresi i materiali flessibili.U fattu chì u grafene furnisce una bona fluidità, flessibilità, forza è conduttività mentre hè innocu à u corpu umanu, face una scelta ideale per questu scopu.
In l'ultimi anni, u grafene è l'equipaggiu di grafene sò stati fabbricati solu per uni pochi di prucessi chì anu limitazioni considerable.Pudete ossidà u grafite anticu ordinariu, dopu dissolve in acqua, è poi fà u grafene per depositu di vapore chimicu.Tuttavia, solu uni pochi sustrati ponu dipositu graphene in questu modu.Pudete riduce chimicamente l'ossidu di grafene, ma se fate, finiscinu cù grafene di qualità povera.Pudete ancu pruduce graphene per peeling meccanicu, ma questu ùn vi permette micca di cuntrullà a dimensione o u grossu di u graphene pruduttu.
Hè quì chì u prugressu di u grafene incisione laser si trova.Ci hè dui modi principali per ottene questu.Unu hè di principià cù l'ossidu di graphene.U listessu cum'è prima: oxidize u grafitu, ma invece di riduzzione chimicamente, u riduce cù un laser.A cuntrariu di l'ossidu di grafene ridottu chimicamente, questu crea un pruduttu d'alta qualità chì pò esse usatu in supercapacitors, circuiti elettronichi è carte di memoria, per citarne uni pochi.
Pudete ancu aduprà polyimide - un plasticu d'alta temperatura - è aduprà un laser per modellu graphene direttamente nantu à questu.U laser rompe i ligami chimichi in a reta di poliimide, è l'atomi di carbone si ricombinanu per via di u calore per furmà una foglia fina di grafene d'alta qualità.Polyimide hà dimustratu un gran numaru d'applicazioni putenziali, perchè se pudete incisione i circuiti di grafene nantu à questu, pudete basuamente trasfurmà ogni forma di poliimide in un dispositivu elettronicu portabile.Questi, per citarne uni pochi, includenu:
Ma forsi a cosa più eccitante-cunsiderendu l'emergenza è l'ascesa di u grafene incisu cù laser è l'ubiquità di novi scuperte-hè in l'orizzonte chì hè attualmente pussibule.Utilizendu u grafene incisu à laser, pudete cullà è almacenà energia: un dispositivu di cuntrollu di energia.Unu di l'esempii più chocante di fallimentu tecnologicu per u prugressu hè e batterie.Oghje, avemu guasi aduprà batterie chimica di cellula secca per almacenà energia elettrica, chì hè una tecnulugia chì hà una storia di centinaie d'anni.I prototipi di novi dispusitivi di almacenamento sò stati creati, cum'è e batterie di zincu-aria è capacitori elettrochimichi flessibili à u statu solidu.
Aduprendu u grafene incisu à laser, ùn pudemu micca solu cambià cumplettamente a manera di almacenà l'energia, ma ancu creà un dispositivu wearable chì cunverta l'energia meccanica in energia elettrica: un nanogeneratore di attritu.Pudemu creà un equipamentu fotovoltaicu organicu eccellente, chì pò cambià cumplettamente l'energia solare.Pudemu ancu fà cellule di biofuel flexible;e pussibulità sò enormi.In quantu à a cullizzioni è l'almacenamiento d'energia, a rivoluzione hè vicinu à accade in u cortu termini.
Inoltre, u grafene incisu à laser duverebbe inaugurà una era di sensori senza precedente.Questu include sensori fisichi, perchè i cambiamenti fisichi, cum'è a temperatura o a tensione, ponu purtà à cambiamenti in e caratteristiche elettriche, cum'è a resistenza è l'impedenza (cumpresa a cuntribuzione di capacità è inductance).Include ancu i dispositi chì rilevanu cambiamenti in e caratteristiche di u gasu è l'umidità, è - quandu appiicati à u corpu umanu - cambiamenti fisichi in i segni vitali di qualcunu.Per esempiu, "Star Trek" hà inspiratu l'idea di un strumentu triaxial, finu à chì un patch di monitoraghju di i segni vitali hè simplicemente installatu, ci ricurdarà immediatamente di qualsiasi cambiamenti preoccupanti in u corpu, chì diventeranu prestu obsoleti.
Questa idea pò ancu apre un campu sanu novu: i biosensori basati nantu à a tecnulugia di grafene di incisione laser.Una gola artificiale basata nantu à u grafene incisu à laser pò aiutà à monitorà e vibrazioni di a gola è identificà e differenze di signale trà i muvimenti di tosse, canticchiati, urlanti, inghiottiti è annunzii.Se vulete creà un bioreceptor artificiale chì pò mira à molécule specifiche, cuncepisce diversi biosensori wearable, è ancu aiutà à realizà diverse applicazioni di telemedicina, u grafene incisu cù laser hà ancu un grande potenziale.
Ùn era finu à u 2004 chì un metudu di pruduzzione di fogli di grafene, almenu intenzionalmente, hè statu sviluppatu per a prima volta.In i prossimi 17 anni, una seria di avanzati paralleli mette infine a pussibilità di cambià cumplettamente a manera chì l'omu interagisce cù i dispositi elettronichi in prima linea.In cunfrontu cù tutti i metudi precedenti di pruduzzione è fabricazione di dispusitivi basati in graphene, u grafene incisu à laser permette mudelli di grafene simplici, produtti in massa, di alta qualità è di prezzu in diverse applicazioni cumprese l'elettronica di a pelle.cambià.
In un futuru vicinu, ùn hè micca irragionevule per aspittà u prugressu in u settore di l'energia, cumpresu u cuntrollu di l'energia, a cugliera di l'energia è l'almacenamiento d'energia.In un futuru vicinu, ci sò ancu avanzamenti in sensori, cumpresi sensori fisichi, sensori di gas, è ancu biosensori.A più grande rivoluzione pò vene da i dispositi purtati, cumpresi quelli usati per diagnosticà l'applicazioni di telemedicina.Per esse sicuru, ci sò sempre parechje sfide è ostaculi.Ma questi ostaculi necessitanu una migliione incrementale piuttostu chè rivoluzionaria.Cù u sviluppu cuntinuu di i dispositi cunnessi è l'Internet di e Cose, a dumanda di prudutti elettronichi ultra-picculi hè più grande chè mai.Cù l'ultimi sviluppi in a tecnulugia di grafene, in parechje manere, u futuru hè ghjuntu.
Un novu tipu di purificatore d'acqua chì pò purificà l'acqua di u fiumu simplice è rapidamente aiuterà à risolve u prublema globale di carenza di acqua potabile.
Tempu di post: Feb-11-2020