Содержание.
1. Введение.
2. Элементы современного телефона.
3. Дисплеи. Контактные линзы-дисплеи Google Glass .
4. Гибкие экраны.
5. Будущее смартфонов: аккумуляторы. Гибкие батареи.
6. Сенсоры на основе углерода.
7. Заключение.
8. Список использованной литературы.
1. Введение.
Сегодня телефон в нашей жизни — это не редкость и не роскошь, хотя каких-то пятнадцать лет назад, было сложно представить, что даже маленькие дети будут ходить с трубкой в кармане. А если бы в то время кто-нибудь смелый решил бы пофантазировать и представил, что телефоны в скором будущем будут иметь – сенсорный экран, фотоаппарат, видеокамеру, радио, телевизор, интернет, навигатор, фонарик… на такого бы человека посмотрели бы как на сумасшедшего.
Впечатляет и то, какими колоссальными темпами идет развитие сотовых телефонов.
Нанотехнологии революционным образом преобразуют элементы сотового телефона в связи с возможностью сделать аппаратуру более миниатюрной и более приспособленной для индивидуальных потребностей человека.
Несомненно, благодаря революции в наноматехнологиях, через те же 10-15 лет мы будем удивляться технологическим изменениям в нашей повседневной жизни, в которой мы активно используем гаджеты.
2.Элементы современного телефона.
У вас в кармане найдутся не только кремний и медь, но и такие редкости, как иттрий и галлий. Батарея: литий (Li), кобальт (Co, на иллюстрации), марганец (Mn). Анод литий-ионных аккумуляторов обычно изготавливают из графита (С), а катод — из LiCoO2. Иногда кобальт может заменяться, например, на марганец. (рис. 1)
.
Корпус: углерод (С), никель (Ni), бром (Br, на иллюстрации). Пластиковые корпусы смартфонов делаются более прочными благодаря добавлению брома, а никель экранирует лишнее электромагнитное излучение. (рис. 2)
.
3. Дисплеи
Применение углеродных нанотрубок в дисплеях тесно связано с технологией FED (Field Emission Display), которая была разработана французской компанией LETI и впервые представлена в далеком 1991 году.
Отмечается, что FED-дисплеи на углеродных нанотрубках могут соревноваться с современными панелями с большой диагональю и в будущем составят серьезную конкуренцию в первую очередь плазменным панелям (именно они сейчас господствуют в секторе со сверхбольшими диагоналями). Самое главное, что углеродные нанотрубки позволят существенно удешевить производство FED-дисплеев.
Из последних новостей мира нанотрубочных FED-дисплеев стоит вспомнить недавнее сообщение компании Motorola о том, что её разработки практически готовы покинуть стены исследовательских лабораторий и перейти в стадию серийного производства. Интересно, что Motorola не планирует строить собственные заводы для производства нанотрубочных дисплеев и в данный момент ведет лицензионные переговоры с несколькими производителями. Руководитель исследовательских и опытных подразделений компании Motorola Джеймс Джески (James Jaskie) отметил, что две азиатских компании уже строят заводы для производства дисплеев на базе углеродных нанотрубок. Так что нанотрубочные дисплеи не такое уж далекое будущее, и их пора уже воспринимать всерьез.
Углеродные нанотрубки нашли применение не только в FED-дисплеях. Исследователи лаборатории Regroupement Quebecois sur les Materiaux de Pointe (провинция Квебек, Канада) предложили использовать в качестве электродов для OLED-дисплеев материал на основе одностенных углеродных нанотрубок. Как сообщает сайт Nano Technology World, новая технология позволит создавать очень тонкую электронную бумагу. Благодаря высокой прочности нанотрубок и чрезвычайно малой толщине матрицы электродов, OLED-дисплеи могут быть очень гибкими, а также иметь высокую степень прозрачности. (рис. 3)
.
4. Гибкие экраны
Чрезвычайно перспективным является материал «графен», который изобрели в 2004 году. Графен – это слой углерода толщиной всего лишь в 1 атом. Он прозрачный, легкий, чрезвычайно прочный, является прекрасным проводником и, что самое главное – гибкий.
Поскольку графен настолько прочный, гибкий и прозрачный, то его будут применять в производстве смартфонов и носимых гаджетов. Во-первых, такие устройства станут более долговечными, благодаря тому, что графен крепкий. Кроме того, есть проекты, согласно которым смартфон можно будет сложить, как лист бумаги. Уже созданы прототипы тач-панелей, сделанных из графена, и они впечатляют производителей подобных устройств. Создан дисплей, одновременно прозрачный и отображающий информацию – по желанию того, кто его использует. Материал можно использовать и для создания батарей — первые проекты показывают, что такие аккумуляторы будут работать дольше недели, а заряжаться за 15 минут.
Исследованием возможностей графена занимаются все крупнейшие корпорации: Samsung, Microsoft и IBM. Apple уже подали несколько патентных заявок на технологии, в которых используется этот материал. Так как графен является еще и одним из самых дешевых материалов, судя по всему, нам стоит готовиться к его внедрению во все сферы жизни, в том числе — и в наши гаджеты.
5. Будущее смартфонов: аккумуляторы. Гибкие батареи.
В мобильных устройствах, как правило, используются литиево-ионные аккумуляторы (Li-Ion). Это известно всем, и к этому привыкли.. Но, несмотря на такую популярность, литиево-ионные аккумуляторы имеют большое число недостатков. Это и уменьшение емкости с течением времени, и эффект памяти, возникающий при неправильном использовании устройства в целом. Даже существуют угрозы возгорания таких батарей.
Прогресс не стоит на месте, и уже были предприняты способы улучшить эти батареи, но должного эффекта не последовало, а потому до сих пор применяются стандартные технологии Li-Ion. Но создать что-то новое, что-то, чем можно было бы заменить уже привычные батареи, необходимо.
И, по всей видимости, получилось такое открытие сделать небольшой группе ученых, именующихся Power Japan Plus. Они создали прототип совершенно другой батареи, основанный на углеродном материале, что применяется и для катода, и для анода. Именно это сделает её безопасной и воспрепятствует рискам возгорания. Что касается «старения» (уменьшения емкости со временем), то, по словам, инженеров компании, углеродные соединения обладают большим жизненным циклом, исчисляемым около 3 000 циклов разрядки/зарядки. Если говорить о заявленной высокой скорости подзарядки новых батарей, то достигнуто это было благодаря некоторым особым свойствам, которыми обладают химические соединения углерода. Что касается низкой себестоимости, то ввиду неиспользования окиси лития батарея будет обходиться компаниям гораздо дешевле. Кроме того, углерод более экологичен и удобен для утилизации. (рис. 4)
.
6. Сенсоры на основе углерода.
Нанотрубки обладают ярко выраженным магнитосопротивлением: электропроводность сильно зависит от индукции магнитного поля. Если приложить внешнее поле в направлении оси нанотрубки, наблюдаются заметные осцилляции электропроводности: колебательный характер зависимости последней от потока магнитной индукции F через нанотрубку объясняется эффектом Ааронова-Бома (зависимостью фазы электронной волны от F) . В случае перпендикулярной ориентации поля наблюдается возрастание электропроводности, которое отражает модификации энергетического спектра- образование уровня Ландау в точке пересечения валентной зоны и зоны проводимости, что дает рост плотности состояний на уровне Ферми.
При наномасштабных размерах частицы адсорбция других молекул может изменять ее электронные свойства. Еще одна проблема использования нанотрубок как электронных устройств связана с шумами, возникающими при прохождении электрического тока. Предполагается, что одним из источников шумов могут быть молекулы, адсорбированые на внешней стороне углеродной нанотрубки. В свою очередь, это обстоятельство может быть использовано для создания чувствительных сенсорных устройств.
7. Заключение.
В заключении хотелось бы сказать, что благодаря новейшим разработкам с использованием углеродных соединений, вероятнее всего, уже в ближайшем будущем наша повседневная жизнь может сильно измениться.
Развитие нанотехнологий изменит жизнь человечества больше, чем освоение письменности, паровой машины или электричества. Наномир сложен и пока еще сравнительно мало изучен, и все же не столь далек от нас, как это казалось несколько лет назад
Новейшие сотовые телефоны с гибким дисплеем и более ёмким аккумулятором существенно облегчат нашу жизнь.
Но, увы, всё это пока остаётся в стадии разработки.
8. Список использованной литературы:
1. www.ixbt.com
2. http://www.obofon.ru
3. https://polymus.ru/ru/pop-science/news/elementy-smartfona/
4.http://www.rusnano.com
5. http://hi-news.ru
6. Елисеев А.А., Чернышева М.В. Углеродные материалы / МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА К КУРСУ ЛЕКЦИЙ «ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ», МГУ, ФНМ
|