Ny horonan-tsarimihetsika fanafanana dia nanjary ampahany amin'ny fitantanana mafana maoderina, manome hery ny fampiharana avy amin'ny fanafanana ambanin'ny tany ho an'ny fanafanana indostrialy sy fitaovana elektronika azo entina. Anisan'ireo teknolojia misongadina indrindra amin'ity sehatra ity sarimihetsika fanafanana graphene ary sarimihetsika fanafanana fibre karbônina, samy mampiasa fitaovana mifototra amin'ny karbaona ho an'ny fiovam-po angovo nefa tsy mitovy amin'ny firafitra, ny fampisehoana ary ny fampiharana azy. Na dia nampiasaina be nandritra ny am-polony taona maro aza ny sarimihetsika fanafanana fibre karbônina, ny safidy mifototra amin'ny graphene dia nipoitra ho safidy manakorontana noho ny fananany manokana amin'ny ambaratonga atomika. 

Toetra ara-pitaovana fototra sy mekanika fanafanana: Fahasamihafana fototra

Ny elanelana eo amin'ny fampisehoana sarimihetsika fanafanana graphene ary manomboka amin'ny haavo atomika sy microstructural ny sarimihetsika fanafana fibre karbônina. Graphene, akora roa-dimensional (2D) voaforona atoma karbôna iray sosona voarindra ao anaty makarakara hexagonal, dia mampiseho toetra tena mampiavaka azy amin'ny fibre karbônina, akora macroscale vita amin'ny filamenta karbônina mitambatra.

Ny tombony ara-drafitra an'i Graphene dia ny azy avo lenta elektronika (≈200,000 cm²/(V·s) amin'ny mari-pana amin'ny efitrano) ary ambany taratasy fanoherana (ambany 31 Ω/sq ho an'ny santionany madio indrindra). Ny atoma karbônina tsirairay ao amin'ny graphene dia mamorona fatorana covalent sp² matanjaka telo, mamela elektronika p-orbital iray maimaim-poana izay mihetsika miaraka amin'ny fiparitahana kely indrindra manerana ny fiaramanidina 2D. Rehefa misy courant elektrika dia midona amin'ny lattice ireo elektrôna ireo, ka mamadika ny angovo kinetika ho hafanana amin'ny alàlan'ny effet Joule. Amin'ny ankapobeny, ny rafitra 2D an'ny graphene dia miantoka ny fizarana elektrônika mitovy, manakana ny fiakaran'ny fanoherana eo an-toerana. Ankoatr'izay, ny graphene dia mamoaka taratra infraroda lavitra (FIR). (8-14 μm halavan'ny onjam) amin'ny fahombiazana avo, 60-80% ny angovo elektrika dia niova ho FIR, izay mamindra hafanana mivantana amin'ny zavatra fa tsy mandany angovo amin'ny fanafanana rivotra.

Ny fibre karbôna kosa dia misy filamenta lava manify (5-10 μm savaivony) vita amin'ny sosona grafita mivangongo mitodika amin'ny axis filamenta. Na dia manana conductivity ambony amin'ny fiaramanidina aza ny graphite, dia miditra ny rafitra filamentary sisintany voamadinika sy inter-filament fanoherana. Ny fifindran'ny elektrônika amin'ny fibre karbonika (≈1,000–10,000 cm²/(V·s)) dia lamina roa ambany kokoa noho ny an'ny graphene, izay mitarika ho amin'ny fanoherana ny takelaka (matetika 100–500 Ω/sq). Miankina indrindra amin'ny fanafanana Joule ny mekanika fanafanana azy, fa ny amboara filamenta dia mamorona lalana tsy mirindra, ary miparitaka eny amin'ny fihaonan'ny filament ny elektrôna, ka miteraka hafanana tsy mifanaraka. Ny fibre karbônina koa dia mamoaka FIR, saingy amin'ny fahombiazana ambany kokoa (40-60%) noho ny fahaverezan'ny angovo amin'ny sisin'ny voa. Ambonin'izany, ny firafitry ny macroscale fibre karbôna dia midika fa tsy afaka mahatratra ny ambaratonga mitovy amin'ny graphene izy; filaments miasa ho toy ny singa fanafanana discrete fa tsy sosona mitohy, homogeneous.

Ireo fahasamihafana fototra eo amin'ny rafitra sy ny mekanika ireo dia mametraka ny fototry ny fampisehoana samihafa amin'ny fampiasana an'izao tontolo izao. Ny fanamiana 2D an'i Graphene sy ny fivezivezena elektronika avo lenta dia mampiseho fahombiazana ambony sy tsy fitoviana amin'ny hafanana, raha ny endrika filamentarin'ny fibre karbônina kosa dia mampiditra varotra amin'ny fitoviana nefa manome tombony amin'ny fahamendrehana mekanika. 

Fampitahana ny zava-bita: Fahombiazana, fampiraisana ary faharetana

Mandika ny fananana ara-materialy ho sanda azo ampiharina ny metrikan'ny zava-bita, ary eto ny horonan-tsarimihetsika fanafanana graphene sy fibre karbôna dia mampiseho fahasamihafana mazava. Ireo fahasamihafana ireo dia manan-danja indrindra ho an'ny fampiharana izay tsy azo ifanarahana ny fahombiazan'ny angovo sy ny hafanana tsy miovaova, toy ny fanafanana trano na fitaovana fitsaboana.

voalohany, fahombiazan'ny angovo, Refesina amin'ny tahan'ny fampidiran'ny angovo elektrika amin'ny famoahana angovo mafana azo ampiasaina, dia mankasitraka ny graphene. Araka ny nomarihina teo aloha, sarimihetsika fanafanana graphene manova ny 60-80% amin'ny angovo elektrika ho taratra FIR, miaraka amin'ny fatiantoka kely indrindra amin'ny fanoherana. Fianarana navoaka tao amin'ny Carbon (2021) dia nahita fa ny sarimihetsika graphene ampiasaina amin'ny fanafanana ambanin'ny tany dia mandany angovo 25-30% latsaka noho ny fibre karbônina hafa mba hitazonana ny mari-pana ao amin'ny efitrano mitovy. Ny sarimihetsika fibre karbôna, miaraka amin'ny fanoherana avo kokoa sy ny fahaverezan'ny inter-filament, dia mahatratra 40-60% ny fahombiazan'ny fiovan'ny angovo. Mihamitombo io hantsana io amin'ny fampiharana amin'ny hafanana ambany (20–50°C), izay manamaivana ny angovo very ny fatran'ny graphene ambany, fa ny fanoherana avo kokoa amin'ny fibre karbonika dia mitaky hery bebe kokoa mba hahatratrarana ny mari-pana kendrena.

faharoa, fanamiana fanafanana dia tombony mamaritra ny graphene. Ny sarimihetsika graphene madio tsara dia mampiseho fiovaovan'ny mari-pana ≤2°C manerana ny velarany, eny fa na dia amin'ny fampiharana faritra midadasika aza (oh: takelaka 1m × 2m). Izany dia noho ny firafiny 2D mitohy, izay mizara mitovy ny ankehitriny sy ny hafanana. Mifanohitra amin'izany, ny sarimihetsika fibre karbôna dia mijaly toerana mafampana (5–10°C fiovaovan'ny maripana) akaikin'ny filamenta fihaonan'ny na faritra simba. Ireo toerana mafana ireo dia tsy mampihena ny fampiononana fotsiny (ohatra, ny toerana mangatsiaka amin'ny gorodona mafana) fa mampitombo ny mety ho afo koa raha mihoatra ny fetran'ny hafanana amin'ny sarimihetsika ny hafanana. Ny fitsapana nataon'ny International Electrotechnical Commission (IEC) dia nampiseho fa ny sarimihetsika fibre karbôna dia mety ho 3x kokoa hivoatra hotspot noho ny sarimihetsika graphene raha ampiasaina maharitra.

fahatelo, faharetana, anton-javatra lehibe ho an'ny fampiharana maharitra toy ny fanafanana trano, dia milaza tantara voalanjalanja kokoa. Ny firafitry ny fibre karbôna dia manome tanjaky ny tensile avo (≈3,000 MPa) sy ny fanoherana ny adin-tsaina mekanika, ka mety amin'ny fampiharana izay mety miforitra na mihinjitra ny sarimihetsika (oh: akanjo mafana). Ny sarimihetsika graphene, na dia malefaka ara-mekanika aza, dia mora simba kokoa raha tratran'ny fiatraika maranitra na miforitra miverimberina, na dia afaka manatsara ny faharetana mifanaraka amin'ny fibre karbonika amin'ny ankamaroan'ny fampiharana static aza ny graphene maromaro (sosona 5-10) na ny substrate mitambatra (oh: polyimide). Raha ny momba ny fahanterana mafana dia samy manao tsara ny sarimihetsika roa: ny sarimihetsika graphene dia mitazona ny 90% amin'ny fahombiazany aorian'ny 10,000 ora fampiasana, raha ny sarimihetsika fibre karbôna kosa dia mitazona ny fahombiazany 85-88% mandritra ny fe-potoana mitovy. Na izany aza, ny fibre karbônina dia mora kokoa amin'ny oxidation amin'ny hafanana avo (>150 ° C), izay manimba ny conductivity azy rehefa mandeha ny fotoana.

Raha manasongadina ny tanjaky ny graphene amin'ny fahombiazana sy ny fitovian'ny graphene ny metrika fampisehoana, ary ny sisin'ny fibre karbônina amin'ny fahatanjahan'ny mekanika, ireo fifanakalozana ireo dia tsy misy dikany afa-tsy amin'ny sehatry ny fampiharana manokana. Ny teknôlôjia tsara indrindra amin'ny fanafanana trano dia mety tsy mety amin'ny fampiasana hafanana avo amin'ny indostria, ary ny mifamadika amin'izany. Ity fizarana manaraka ity dia mandinika ny fomba ifandraisan'ireo fahasamihafan'ny zava-bita ireo amin'ny trangan-javatra fampiasa amin'izao tontolo izao, manampy ireo mpandray anjara hampifanaraka ny sarimihetsika mety amin'ny filany.

Mifanaraka amin'ny fampiharana: Teknolojia mifanandrify amin'ny fampiasana tranga

Ny safidy eo amin'ny graphene ​​​​​​fanafanana sarimihetsika sy ny karbaona fibre fanafanana sarimihetsika dia miankina amin'ny fampiharana manokana fepetra, anisan'izany ny mari-pana isan-karazany, flexibility, ny vidiny, ary ny fahombiazana tanjona. Na ny teknolojia dia tsy ambony eran-tany; fa kosa, samy miavaka amin'ny toe-javatra miavaka.

In fanafanana trano fonenana sy ara-barotra (oh: fanamainana ambanin'ny gorodona, rindrina na valindrihana), sarimihetsika fanafanana graphene no safidy tiana. Mampihena ny faktioran'ny faktioran'izy ireo ny heriny avo lenta, ary ny fanamainana fanamiana dia manafoana ny toerana mangatsiaka, izay tena ilaina amin'ny fampiononana. Fanampin'izany, ny mombamomba ny graphene manify (≤50 μm) dia mamela azy hapetraka eo ambanin'ny fitaovana fanondrahana toy ny taila na hazo mafy nefa tsy mampiakatra ny haavon'ny tany. Ny fanadihadiana iray nataon'ny Filankevitra Eoropeana momba ny toekarena mahomby amin'ny angovo (ECEEE) dia nahita fa ny rafitra fanamainana ambanin'ny tany graphene dia nampihena ny vidin'ny fanafanana isan-taona amin'ny €200–300 € isaky ny 100 m² raha oharina amin'ny rafitra fibre karbonika. Ny sarimihetsika fibre karbôna, raha mbola ampiasaina amin'ity sehatra ity, dia matetika voafetra amin'ny fanavaozana izay atao laharam-pahamehana ny faharetan'ny mekanika (ohatra, ny fanoherana ny fahasimbana amin'ny fametrahana gorodona) noho ny fahombiazany.

Fa fampiharana fanafanana indostrialy (ohatra, ny fanafanana dingana, ny fitaovana fanafanana), ny safidy dia miankina amin'ny filàna mari-pana. Ny sarimihetsika fibre karbôna dia mandeha tsara amin'ny toe-javatra antonony amin'ny hafanana (50–200°C) izay zava-dehibe ny herin'ny mekanika, ohatra, ny fantsona fanafanana na ny tampon'ny milina izay mety hihozongozona. Ny fanoherana avo kokoa dia mamela azy ireo hamokatra hafanana bebe kokoa isaky ny faritra amin'ny voltase ambany kokoa, izay mahasoa ho an'ny rafitra herinaratra indostrialy. Ny sarimihetsika graphene anefa dia mety kokoa amin'ny fampiharana amin'ny hafanana avo (> 200 ° C) noho ny fanoherana ny oxidation sy ny conductivity maharitra. Fianarana in Journal of Materials Chemistry A (2022) dia naneho fa ny sarimihetsika graphene dia nitazona fampisehoana maharitra tamin'ny 300 ° C nandritra ny 5,000 ora, raha toa ka nihena 15% ny sarimihetsika fibre karbônina nandritra ny fotoana mitovy. Ny graphene dia tiana ihany koa amin'ny fanamainana mazava tsara (ohatra, ny famokarana semiconductor), izay ilaina ny fanamiana ny mari-pana ≤1°C.

In fitaovana azo entina sy azo entina (ohatra, fonon-tanana mafana, fanamafisam-peo amin'ny solosaina), ny fahatanjahan'ny mekanika fibre karbônina no manome azy io. Ny firafitry ny filamentaire dia mahatohitra ny fiforetana sy ny fanitarana miverimberina tsy misy fahasimbana, izay tena ilaina amin'ny teknolojia azo ampiasaina izay mihetsika miaraka amin'ny mpampiasa. Ny sarimihetsika graphene, na dia malefaka aza, dia mitaky substrate fiarovana (ohatra, silikônina) mba tsy hikorontana, izay manampy ampahany betsaka sy lafo. Na izany aza, ny graphene dia mahazo vahana amin'ny fitaovana kely, static toy ny fonon-telefaona, izay ny mombamomba azy manify sy ny hafanana haingana (manatratra ny mari-pana kendrena ao anatin'ny 10-15 segondra, vs. 25-30 segondra ho an'ny fibre karbonika) no tombony.

Mpamatsy Sarimihetsika Fanafanana Graphene: Shengxihong Siansa sy Teknolojia

Ho an'ireo izay mikasa ny hampiasa ny herin'ny teknolojia fanafanana graphene, Shaanxi Shengxihong Science and Technology Co., Ltd. dia miavaka amin'ny maha mpamatsy azy. Miaraka amin'ny fanoloran-tena amin'ny fanavaozana sy ny kalitao, Shengxihong dia manolotra vahaolana fanafanana mifototra amin'ny graphene izay mamaly ny filan'ny indostria isan-karazany. Avy amin'ny efitranon'ny sauna graphene ka hatramin'ny cushion seza fanafanana fiara manan-tsaina, ny vokatra dia mampiseho ny fahaiza-manao sy ny fahombiazan'ny teknolojia fanafanana graphene.

Mba hahitana hoe ahoana sarimihetsika fanafanana graphene afaka manova ny fampiharana fanafanana anao, mivoaha mankany Shengxihong Siansa sy Teknolojia ao 1315363763@qq.com. Raiso ny dingana voalohany mankany amin'ny vahaolana fanamafisam-peo mahomby kokoa, fanamiana ary mora azo amin'izao fotoana izao.

References