nûçe

Materyalê Grafenê

Grafên materyalek bêhempa ye ku ji yek qatek atomên karbonê pêk tê. Ew xwedan rêjeyek berbiçav a îşaretkirina elektrîkê ye, ku digihîje 10⁶ S/m - 15 carî ji sifir - û ew dike materyalê ku berxwedana elektrîkê ya herî nizm li ser Erdê heye. Daneyên din jî nîşan didin ku îşareta wê ya îşaretkirinê dikare bigihîje 1515.2 S/cm. Di warê materyalên polîmer de, grafên xwedan potansiyelek mezin a serîlêdanê ye.

Dema ku wekî lêzêdekirinek performansa bilind di materyalên polîmer de tê bikar anîn, grafîn bi girîngî guhêzbariya elektrîkê û berxwedana lixwekirinê zêde dike. Zêdekirina grafînê guhêzbariya materyalê bi girîngî zêde dike, û performansek berbiçav di cîhazên elektronîkî, batarya û serîlêdanên wekhev de peyda dike. Hêza wê ya bilind di heman demê de taybetmendiyên mekanîkî yên materyalên avahîsaziyê yên polîmer jî baştir dike, û wê ji bo sektorên daxwaza hêza bilind ên wekî çêkirina hewavaniyê û otomobîlan guncan dike.

Kompozîtên Fîbera Karbonê yên Performansa Bilind

Fîbra karbonê materyalek sivik wek perr e lê bi qasî pola xurt e, û di cîhana materyalan de cihekî girîng digire. Bi saya densiteya xwe ya kêm û hêza xwe ya bilind, fîbra karbonê hem di çêkirina otomobîlan û hem jî di pîşesaziya hewavaniyê de sepanên girîng dibîne.

Di çêkirina otomobîlan de, ew ji bo çarçoveyên laş û çêkirina pêkhateyan tê bikar anîn, hêza giştî ya wesayîtê zêde dike di heman demê de giraniya wê kêm dike û karîgeriya sotemeniyê baştir dike. Di hewavaniyê de, ew wekî materyalek îdeal ji bo pêkhateyên avahiya balafiran kar dike, bi bandor giraniya balafiran kêm dike, xerckirina enerjiyê kêm dike û performansa firînê zêde dike.

Materyalên Nîvconductor ên Pêşketî

Di serdema îroyîn a pêşveçûna bilez a teknolojiya agahdariyê de, daxwazek mezin ji bo nûvekirinên teknolojîk li seranserê hemî sektoran heye. Pîşesaziya çêkirina elektronîkê hewcedariyek bi taybetî berbiçav û her ku diçe zêde dibe ji bo materyalên nîvconductor ên performansa bilind nîşan dide. Wekî bingeha bingehîn a teknolojiya elektronîkî ya nûjen, kalîteya materyalên nîvconductor rasterast leza xebitandinê, karîgerî û fonksiyona cîhazên elektronîkî diyar dike.

Di asta mîkroskopîk de, taybetmendiyên wekî taybetmendiyên elektrîkê, avahiya krîstal û naveroka nepakiyê bandorek girîng li ser performansa cîhazên elektronîkî dikin. Mînakî, materyalên nîvconductor ên bi tevgera hilgirên bilindtir tevgera elektronan zûtir dikin, leza hesabkirinê zêde dikin. Strukturên krîstal ên paqijtir belavbûna elektronan kêm dikin, û karîgeriya xebitandinê bêtir zêde dikin.

Di sepanên pratîkî de, ev materyalên nîvconductor ên performansa bilind bingeha çêkirina cîhazên elektronîkî yên bileztir û bikêrtir ên wekî smartphone, pêvajoyên komputerê û çîpên ragihandinê yên bilez pêk tînin. Ew dihêle ku cîhazên elektronîkî piçûktir bibin û performansa bilind çêbibe, û dihêlin ku modulên fonksiyoneltir di nav cîhek sînorkirî de werin entegre kirin. Ev yek pêkanîna karên hesabkirin û pêvajoyê yên tevlihevtir hêsan dike, û daxwaza her ku diçe zêde dibe ya ji bo bidestxistin û pêvajoya agahdariyê pêk tîne. Materyalên rezînê yên bi çêkirina nîvconductor ve girêdayî hêjayî baldariyê ne.

Materyalên Çapkirina 3D

Ji metalan bigire heya plastîkan, pêşkeftina teknolojiya çapkirina 3D bi piştgiriya materyalên cihêreng ve girêdayî ye, ku van materyalan di warê materyalên polîmer de serîlêdanên berfireh û girîngiyek girîng hene.

Materyalên metalî di çapkirina 3D de ji bo çêkirina pêkhateyên ku hêz û rastbûnek bilind hewce dikin têne bikar anîn, wekî parçeyên motorê di fezayê de û împlantên metalî di amûrên bijîşkî de. Materyalên plastîk, bi taybetmendiyên xwe yên cihêreng û hêsaniya pêvajoyê, di çapkirina 3D de sepandinek hîn berfirehtir dîtine.

Materyalên polîmer pêkhateyeke girîng a materyalên çapkirina 3D pêk tînin, û îmkanên mezintir ji bo teknolojiyê vedikin. Polîmerên taybet ên bi biyo-hevhatina hêja çapkirina skeleyên tevnê yên biyo-endezyarî gengaz dikin. Hin polîmer xwedî taybetmendiyên optîkî an elektrîkî yên bêhempa ne, ku daxwazên serîlêdanê yên taybetî bicîh tînin. Termoplastîk, ku bi germkirinê dihelin, dihêle ku tebeqe bi tebeqe ji bo çêkirina bilez a şeklên tevlihev werin danîn, û ew di prototîpkirina hilberan û xwerûkirina kesane de bi berfirehî têne bikar anîn.

Ev piştgiriya materyalên cihêreng dihêle ku teknolojiya çapkirina 3D li gorî hewcedariyên cûda materyalên guncaw ji bo çêkirinê hilbijêre, û hilberîna li ser daxwazê ​​​​dike rastiyek. Çi ji bo xwerûkirina pêkhateyan di çêkirina pîşesaziyê de be, çi jî ji bo hilberîna amûrên bijîşkî yên kesane di lênêrîna tenduristiyê de be, çapkirina 3D çavkaniyên xwe yên materyal ên berfireh bikar tîne da ku hilberînek bi bandor û rast bi dest bixe, û guhertinên şoreşgerî li seranserê warên cihêreng bimeşîne.

Materyalên Superconductor

Ji ber ku materyalên xwedî taybetmendiyên fîzîkî yên bêhempa ne, superconductor di zanistiya materyalan de, nemaze di sepanên ku veguhestina herika elektrîkê û diyardeyên elektromagnetîk tê de hene, cihekî pir girîng digirin. Taybetmendiya herî berbiçav a materyalên superconductor ew e ku di bin şert û mercên taybetî de herika elektrîkê bi berxwedana sifir rêve bibin. Ev taybetmendî potansiyeleke mezin dide superconductoran ji bo sepandina di warê veguhestina hêzê de.

Di pêvajoyên veguhestina hêzê yên kevneşopî de, berxwedana xwerû ya di nav guhêrkeran de dibe sedema windahiyên enerjiyê yên girîng di şiklê germê de. Bikaranîna materyalên superguhêrker soz dide ku vê rewşê şoreş bike. Dema ku di xetên veguhestina hêzê de tê bikar anîn, herikîn bê asteng di nav wan re derbas dibe, di encamê de windahiya enerjiya elektrîkê hema hema sifir dibe. Ev yek bi girîngî karîgeriya veguhestinê zêde dike, bermahiyên enerjiyê kêm dike, û bandora li ser jîngehê kêm dike.

Materyalên superconductor di veguhestina levitasyona magnetîkî de jî roleke girîng dilîzin. Trênên Maglev zeviyên magnetîkî yên bihêz ên ku ji hêla materyalên superconductor ve têne çêkirin bikar tînin da ku bi zeviyên magnetîkî yên li ser rêyê re têkilî daynin, ku dihêle trên levitasyon bike û bi leza bilind bixebite. Taybetmendiya berxwedana sifir a materyalên superconductor çêbûn û parastina domdar a zeviyên magnetîkî misoger dike, û hêzên levitasyon û pêşvebirinê yên domdar peyda dike. Ev dihêle ku trên bi leza bilindtir bi xebitandina nermtir rêwîtiyê bikin, û bi bingehîn rêbazên veguhestina kevneşopî diguhezîne.

Derfetên sepandina materyalên superconductor pir fireh in. Ji bilî bandora wan a girîng di veguhestina hêzê û veguhestina levîtasyona magnetîkî de, ew di warên din de jî wekî teknolojiya wênekirina rezonansa magnetîkî (MRI) di alavên bijîşkî de û lezkerên perçeyan di lêkolînên fîzîka enerjiya bilind de xwedî nirxek potansiyel in.

Materyalên Biyonîk ên Jîr

Di qada berfireh a zanista materyalan de, çînek taybetî ya materyalan heye ku avahiyên biyolojîkî yên di xwezayê de têne dîtin teqlîd dikin û taybetmendiyên ecêb nîşan didin. Ev materyal di sektora materyalên polîmer de xwedî girîngiyek girîng in. Ew dikarin bersiva guhertinên hawîrdorê bidin, xwe tamîr bikin û heta xwe paqij bikin.

Hin materyalên polîmer ên jîr xwedî taybetmendiyên ku avahiyên biyolojîkî dişibin hev in. Mînakî, hin hîdrojelên polîmer îlhama avahîsaziyê ji matrîksa derveyî hucreyê ya ku di tevnên biyolojîkî de tê dîtin digirin. Ev hîdrojel dikarin guhertinên şilbûnê di hawîrdora xwe de hîs bikin: dema ku şilbûn kêm dibe, ew girj dibin da ku windabûna avê kêm bikin; û dema ku şilbûn zêde dibe fireh dibin da ku şilbûnê bimijin, bi vî rengî bersivê didin asta şilbûna hawîrdorê.

Derbarê xwe-çêkirinê de, hin materyalên polîmerîk ên ku girêdanên kîmyewî yên taybetî an mîkroavahî dihewînin dikarin piştî zirarê bixweber xwe tamîr bikin. Mînakî, polîmerên bi girêdanên kovalent ên dînamîk dikarin van girêdanan di bin şert û mercên taybetî de ji nû ve saz bikin dema ku şikestinên rûvî xuya dibin, zirarê baş bikin û yekparebûn û performansa materyalê vegerînin.

Ji bo fonksiyona xwe-paqijkirinê, hin materyalên polîmerîk vê yekê bi rêya avahiyên rûyê yên taybetî an guhertinên kîmyewî bi dest dixin. Mînakî, hin materyalên pêçandina polîmerîk xwedî avahiyên mîkroskopîk in ku dişibin pelên lotusê. Ev mîkroavahî dihêle ku dilopên avê li ser rûyê materyalê mûyên çêbikin û bi lez biherikin, di heman demê de toz û axê jî hildigirin, bi vî rengî bandorek xwe-paqijkirinê bi dest dixin.

Materyalên Biyodegradable

Di civaka îroyîn de, pirsgirêkên jîngehê giran in, û qirêjiya domdar ekosîsteman tehdît dike. Di warê materyalan de,materyalên biyodegradablewekî çareseriyên domdar bala girîng kişandine, avantajên bêhempa û nirxa serlêdana girîng nîşan dane, nemaze di warê materyalên polîmerîk de.

Di warê bijîşkî de, materyalên biyodegradable roleke girîng dilîzin. Bo nimûne, dirûnên ku ji bo girtina birînan têne bikar anîn pir caran ji materyalên polîmer ên biyodegradable têne çêkirin. Ev materyal di dema pêvajoya başbûna birînan de hêdî hêdî hilweşin, hewcedariya rakirinê ji holê radikin û nerehetiya nexweş û xetera enfeksiyonê kêm dikin.

Di heman demê de, polîmerên biyodegradable bi berfirehî di endezyariya tevnan û pergalên radestkirina dermanan de têne bikar anîn. Ew wekî skeleyên hucreyî kar dikin, piştgiriya avahîsaziyê ji bo mezinbûna hucreyan û tamîrkirina tevnan peyda dikin. Ev materyal bi demê re bêyî ku bermayiyan di laş de bihêlin hilweşin, bi vî rengî ji xetereyên potansiyel ên tenduristiyê dûr dikevin.

Di sektora pakkirinê de, materyalên biyodegradable xwedî potansiyeleke mezin a serîlêdanê ne. Pakkirina plastîk a kevneşopî zehmet e ku were hilweşandin, ku dibe sedema qirêjiya spî ya domdar. Berhemên pakkirinê yên ji polîmerên biyodegradable hatine çêkirin, wekî kîsikên plastîk û qutiyan, piştî karanînê di hawîrdorên xwezayî de bi çalakiya mîkrobî hêdî hêdî dibin madeyên bê zirar, û qirêjiya domdar kêm dikin. Mînakî, materyalên pakkirinê yên asîda polîlaktîk (PLA) taybetmendiyên mekanîkî û pêvajoyê yên baş pêşkêş dikin da ku hewcedariyên bingehîn ên pakkirinê bicîh bînin di heman demê de biyodegradable ne, ku wan dike alternatîfek îdeal.

Nanomateryal

Di pêşketina berdewam a zanista materyalan de, nanomateral ji ber taybetmendiyên xwe yên bêhempa û şiyana xwe ya manîpulekirina madeyê di asta mîkroskopîk de wekî xaleke germ a lêkolîn û sepandinê derketine holê. Ew di warê materyalên polîmer de jî cihekî girîng digirin. Bi kontrolkirina madeyê di asta nano de, ev materyal taybetmendiyên cihêreng nîşan didin ku amade ne ku di bijîşkî, enerjî û elektronîkê de beşdariyên girîng bikin.

Di warê bijîşkî de, taybetmendiyên bêhempa yên nanomaterialan derfetên nû ji bo teşhîs û dermankirina nexweşiyan pêşkêş dikin. Mînakî, hin materyalên nanopolîmer dikarin wekî wesayîtên radestkirina dermanan ên hedefgirtî werin endezyar kirin. Ev hilgir dermanan bi awayekî rast digihînin şaneyên nexweş, bandora dermankirinê zêde dikin û di heman demê de zirara li ser tevnên saxlem kêm dikin. Wekî din, nanomaterialan di wênekirina bijîşkî de têne bikar anîn - mînakî, ajanên kontrastê yên di asta nano de zelalî û rastbûna wênekirinê zêde dikin, alîkariya bijîşkan dikin ku di teşhîskirina nexweşiyan de rasttir bibin.

Di sektora enerjiyê de, nanomateral bi heman awayî potansiyeleke mezin nîşan didin. Mînakî, nanokompozîtên polîmer bigirin, ku di teknolojiya bateriyê de têne sepandin. Têkelkirina nanomateralan dikare dendika enerjiyê û karîgeriya barkirin/dakêşana bateriyê zêde bike, bi vî rengî performansa giştî baştir bike. Ji bo şaneyên rojê, hin nanomateral dikarin vegirtina ronahiyê û karîgeriya veguherînê zêde bikin, kapasîteya hilberîna enerjiyê ya cîhazên fotovoltaîk zêde bikin.

Serlêdanên nanomaterialan di elektronîkê de jî bi lez berfireh dibin. Materyalên polîmer ên di asta nano de rê didin hilberîna pêkhateyên elektronîkî yên piçûktir û bi performansa bilindtir. Mînakî, pêşkeftina nanotranzîstoran rê dide entegrasyonek mezintir û xebitandinek bileztir di cîhazên elektronîkî de. Wekî din, nanomaterialan afirandina elektronîkên nerm hêsantir dikin, û daxwazên zêde dibin ji bo cîhazên elektronîkî yên veguhêzbar û xwarbar pêk tînin.

Bi kurtasî

Pêşveçûna van materyalan ne tenê dê nûjeniya teknolojîk pêş bixe, lê di heman demê de dê derfetên nû ji bo çareserkirina pirsgirêkên gerdûnî yên di enerjî, jîngeh û tenduristiyê de jî pêşkêş bike.