A furcsa viselkedését az új kompozit grafén vizsgálták modell
A boom kutatás az új anyagok grafén érthető - származó kompozitok kell szokatlan elektromos és mechanikai tulajdonságait. Bármilyen felfedezés ezen a területen viszont a régi technológia.
A moszkvai Institute of Electronic Technology végzett kísérletsorozat, hogy hozzon létre egy új piezoactive anyag, amely potenciálisan felhasználható nyomásérzékelők piroelem tömbök termikus képalkotó, és sok más dolog. A fejlesztők az összetett vékony film készült a kopolimer vinilidén-fluorid (PVDF), valamint polytrifluoroethylene (PTFE) azzal a kiegészítéssel, grafén és grafén-oxid. Azonban a kísérlet helyett a várható növekedés, csökkentik a kapott értéket piezoelektromos együttható. Ezután csatlakozott a munkacsoport számítógépes modellezésével nanoszerkezetek Intézet matematikai problémák biológia, Orosz Tudományos Akadémia által vezetett Vladimir Bystrov. A tudósok épített egy modellt a különböző lehetséges kölcsönhatásokat grafén film a polimer és a szimulált elektromos mező. A számítógépes modell azt mutatta, hogy koncentrációban grafén a kompozit mennyisége 1% nem piezoelektromos hatás erősen csökken, de amikor a koncentráció növekedni kezd. Ahogy azt a tudósok, ők maguk voltak meglepve, hogy a modellezési megközelítés lehetővé tette számunkra, hogy az irányt a viselkedését a szerkezetet. Számának növelésével réteg grafén a modellben együttható növekedni kezdett - így a különböző számú további kísérletek és átrendezése rétegeket különböző kölcsönös tájékozódás grafén rétegek és a polimer láncok is szükséges vizsgálni részletesen. Most vegyészek ellenőrizze a kísérlet eredményeit kapjuk a szimuláció.
A furcsa viselkedését az új kompozit grafén vizsgálták modell
Az utóbbi években jelentős az érdeklődés az új anyagok, kis sűrűségű, jó rugalmasság, magas piezoelektromos és piroelem aktivitást. Különös figyelmet fordítanak a létrehozását alapú kompozit anyagok polimerek és szén nanoszerkezetek (grafén, szén nanocsövek), mert ezeknek a szokatlan elektromos és mechanikai tulajdonságainak. Ilyen anyagokat alkalmaznak különböző piezoelektromos érzékelők és pezosensorov. Most már az új és innovatív alkalmazásokat, például, hogy a különböző eszközök energiatermelés, egyikük - pezogeneratory a talpa a cipő - olyan személy, sétál, és ezzel egyidejűleg villamos energiát termel.
A kutatók a moszkvai Institute of Electronic Technology irányítása alatt Igor és Maxim Bdikina silybin végzett kísérletsorozat, hogy hozzon létre egy új piezoactive szerves anyag, amely potenciálisan felhasználható nyomásérzékelők piroelem mátrixok mind a polgári és katonai alkalmazások. A fő cél a kutatási állt növelésében piezoelektromos tulajdonságainak flexibilis polimer kompozitok hozzáadásával grafén és grafén-oxid. A tudósok összetett vékony film a kopolimer vinilidén-fluorid (PVDF), valamint polytrifluoroethylene (PTFE) azzal a kiegészítéssel, grafén és grafén-oxid (GO). Azonban a kísérlet helyett a várható növekedés, csökkentik a kapott értéket piezoelektromos együttható. A csoport a számítógépes modellezés nanoszerkezetek Intézet matematikai problémák biológia, Orosz Tudományos Akadémia által vezetett Vladimir Bystrov tudott építeni egy modellt a folyamat nemcsak megerősíti a kísérlet eredményei, hanem az irányt a további tananyagot.
modell piezoelektromos hatás
Úgynevezett piezoelektromos anyag, amelyben mechanikai igénybevétel során rendeltetésű elektromos polarizáció lép hiányában is egy elektromos mező. Ezt a jelenséget nevezzük a közvetlen piezoelektromos hatás. Ez annak köszönhető, hogy a rugalmas elmozdulást a elektromos töltések a molekuláris szerkezete az anyag hatása alatt a külső mechanikai erők. Együtt közvetlen piezoelektromos hatás az inverz piezoelektromos hatás álló okoz a mechanikai deformációkat alatt piezoelektromos elektromos mező.
Kompozitok alapján polivinilidén-fluorid (PVDF), magas a piezoelektromos együtthatók összehasonlítva más polimer anyagokkal. A kutatók arra számítanak, hogy grafén részecskék beágyazva egy polimer mátrixban, nagyobb elektromechanikus és piroelektromos aktivitást. De a kísérlet kimutatta, egyébként.
Modellezés és számítógépes vizsgálatok a kompozit hagyjuk behatóan tanulmányozzuk a mechanizmusok a piezoelektromos hatás változása hozzáadásával grafén, hogy a polimert. A szerkezeteket alkalmazásával vizsgáltuk HyperChem szoftvercsomag.
Indításához olyan modell a molekuláris lánc PVDF és annak viselkedését az elektromos mező. Eredmények piezoelektromos együtthatók kiszámítását különböző feszültségű illeszkedik a kísérleti adatokhoz.
Vladimir Bystrov magyarázza: „A molekuláris szerkezete mindig hajlamos, hogy az állam az energia minimum. HyperChem program lehetővé teszi számunkra, hogy megtalálja ezt az állapotot. Ezután a polimer lánc utánzás kiszabott elektromos tér és a megfigyelt deformálódott lánc. Anélkül, hogy a mező jótékony egyik helyről a másik területen. piezoelektromos együttható „ki lehet számítani a változás magassága láncban elrendezése molekulák.
hozzáadása grafén
Ezután a modell is, kiegészítve a grafén. számításokat végeztünk a legegyszerűbb rácsok 54 szénatomos (Gr54) és különböző oldalain helyezkednek el a polimer láncok. A program megtalálta az optimális távolság a rétegek között, úgy tűnt, körülbelül 4 angström és a piezoelektromos együtthatók kiszámítani, ha egy elektromos mező. Valóban, hozzátéve grafén piezoelektromos hatás, a számítások szerint, csökkent.
Amint a kísérletben használt nem tiszta grafén és grafén-oxid, a tudósok tekinthető bonyolultabb rácsok, a csoportok OH, COOH és nitrogénatomok, amely általában tartalmazza a grafén-oxid után annak szintézisét. Így épült néhány egyszerű modellek a rendszer PVDF / grafén-oxid és kiszámoltuk a piezoelektromos együtthatók az azonos algoritmusok.
Piezoelektromos együtthatók számított Gr54 / PVDF modellek voltak körülbelül háromszor kisebb, mint a tiszta PVDF -lánc. A jelenléte a grafén réteg csökkenti a piezoelektromos együtthatók, például a kísérletekben megfigyeltünk.
Vagyunk így egy szendvicset
A kutatók kiszámították, még egy típusú modellek - szendvics. Ez tartalmazta grafén-oxid-rétegek mindkét oldalán a PVDF-lánc. Ebben a modellben, hogy egy magasabb piezoelektromos együtthatók.
A kísérletben grafén jelen a PVDF 1% -os töménységben, formájában elkülönített fragmenseket. Az eredmények megfeleltek az első modell, amelyben a PVDF reagáltatjuk GO csak az egyik oldalán a lánc. Ez csökkenti a piezoelektromos együttható. Az átlagos kompozit heterogén, így pontosan illeszkednek egymáshoz a kísérleti adatok és a modell nem, de az általános tendencia változások követése megfelelően.
Növelésével a GO koncentrációja több, mint 1% kezd kialakulni a kompozit szendvics klaszterek. Ezek a klaszterek valószínűleg hasonló a szendvics modellt a fent leírt. Így azt mondhatjuk, hogy a kompozitokban a két fő típusa érdekében: két réteg, például a PVDF / GO és három rétegű szendvics, mint a GO / PVDF / GO. Azt találtuk, hogy a két réteg szerkezete PVDF / GO csökkenti a piezoelektromos együtthatók, míg a GO / PVDF / GO szendvicsszerkezet egy megerősített piezoelektromos választ.
Vladimir Bystrov: „Számomra és kísérletező volt váratlan, hogy a legegyszerűbb modell megközelítés lehetővé tette számunkra, hogy az irányt a viselkedését a szerkezetet. Növelésével a rétegek száma a modellben együttható növekedni kezdett - további kísérletekben ezért szükséges, hogy vizsgálja meg részletesen az egyes kölcsönös tájékozódás, a különböző rétegek száma és rétegrendű változások GO és PVDF. Ha kísérletezők létrehozott egy nanokompozit bevonat a szakterületen molekuláris rétegek a Langmuir-Blodgett - a kapott szerkezet nem lenne sokkal rendelt és a modell több megfelelő leírni. Az ilyen eljárásokat fejlesztettek Intézetben Krisztallográfia professzor által vezetett Vladimir Friedkin. Remélem, hogy ez a közeljövőben - alkalmazzák őket ide. "
Minden üzleti kezdődik pénzt. Alapok szükségesek a nyitás, a sikeres fejlődés, a bemutatót a társadalomban. Pénz teszi a pénzt, és az üzleti sikeres lesz, ha termel keresztül működését jelentős finanszírozáshoz. De ahhoz, hogy elérjék jövedelmezőségét a vállalkozás nem olyan egyszerű, mint amilyennek látszik. És nagyon sokszor ...
