В статье предложен обзор наших последних теоретических работ по графиту и графену. Предложена модель определения толщины поверхностного слоя графита, откуда можно вычислить прочность графита и графена, определить длину нанотрещин в поверхностном слое этих материалов. Предложена модель механизма расщепления графита и получения графена. Показано, что можно расщепить графит, используя для нагрева импульсный пикосекундный лазер. Предложена модель механизма расщепления графита водными растворами. В основу модели положена оригинальная инновационная методика применения для получения порошкового графена микрокластерной воды в сочетании с ультразвуком и электрическим полем. Предложена модель оценки барьера Пайерлса - Набарро, приводящего к торможению дислокаций в поверхностном слое графена. Показано, что барьер Пайерлса - Набарро в графене максимален для моновакансии.
Идентификаторы и классификаторы
Графен, созданный 20 лет тому назад [1], представляет уникальный материал, которому суждено стать веществом XXI в. [2, 3]. Области применения графена самые разнообразные (рисунок 1). Мировой рынок графена начал увеличиваться лишь пять лет тому назад, что было связано с высокой стоимостью графена (рисунок 2).
Список литературы
1 Novoselov K.S., Geim A.K., Morozov S.V., Jiang D., Zhang Y., Dubonos S.V., Grigorieva I.V., Firsov A.A. Electric field effect in atomically thin carbon films // Science, 2004, V. 306, № 5696. - P. 666669.
2 Zhang T. Graphene. From Theory to Applications. - Springer, 2022. - 142 p.
3 Gupta R.K. (Editor) 3D Graphene. Fundamentals, Synthesis and Emerging Applications. - Springer, 2023. - 441 p.
4 Ермагамбет Б.Т., Казанкапова М.К., Касенов Б.К., Айтмагам- бетова А.Ж., Куанышбеков Е.Е. Синтез графеносодержащих наноматериалов на основе кокса методом электродугового разряда // Химия твердого топлива, 2021, № 6. - С. 28-40.
5 Жангозин К.Н., Жанабергенов Т.К., Каргин Д.Б. О новом методе получения порошкового графена // Вестник ЕНУ им. Л. Гумилёва, 2021, том 136, №3. - С. 8-16.
6 Жангозин К.Н., Кешуов С.А., Жанабергенов Т.К. «Способ получения графена». Республика Казахстан, Патент 35840, 28 07 2021.
7 Жангозин К.Н., Кешуов С.А., Жанабергенов Т.К. «Получение графена». Республика Казахстан, Патент 6985, 28 07 2021.
8 Жангозин К.Н. Новый метод получения графена интеркаляци- ей графита микрокластерной водой. - Алматы: Darkhan, 2023. - 102 с.
9 Yurov V., Zhangozin K. Surface layer thickness, defects and strength of graphite // The scientific heritage, 2023, No 128. - Р. 20-27.
10 Жмуриков Е.И., Бубненков И.А., Дрёмов В.В., Самарин С.И., Покровский А.С., Харьков Д.В. Графит в науке и ядерной технике. - Новосибирск, 2013. - 193 с.
11 Bundy F.P., Bassett W.A., Weathers M.S., et al. The Pressure- Temperature Phase and Transformation Diagram for Carbon; Updated Through 1994 // Carbon, 1996, V. 34, N 2. - P. 141-153.
12 Ерасов В.С., Орешко Е.И. Причины зависимости механических характеристик трещиностойкости материала от размеров образца // Авиационные материалы и технологии, 2018, №3(52). - С. 56-64.
13 Yurov V., Zhangozin K. About the mechanism of graphite splitting // International independent scientific journal, 2024, №58. - Р. 29-40.
14 Новоселов К.С. Графен: материалы Флатландии // Успехи физических наук, 2011, Т. 181, № 12. - С. 1299-1311.
15 Van Noorden R. Production: Beyond sticky tape // Nature, 2012, V. 483, № 7389. - P. S32-S33.
16 Hernandez Y., Nicolosi V., Lotya M., Blighe F.M., Sun Z.Y., De S., McGovern I.T., Holland B., Byrne M., Gun’ko Y.K., Boland J.J., Niraj P., Duesberg G., Krishnamurthy S., Goodhue R., Hutchison J., Scardaci V., Ferrari A. C. High-yield production of graphene by liquid-phase exfoliation of graphite // Nature Nanotechnology, 2008, V. 3, № 9. - P. 563-568.
17 Wu Y.H., Yu T., Shen Z.X. Two-dimensional carbon nanostructures: Fundamental properties, synthesis, characterization, and potential applications // Journal of Applied Physics, 2010, V. 108, № 7, 071301.
18 Kim K.S., Zhao Y., Jang H., Lee S.Y., Kim J.M., Kim K.S., Ahn J.H., Kim P., Choi J.Y., Hong B. H. Large-scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodes // Nature, 2009, V. 457, № 7230. - P. 706-710.
19 Sutter P.W., Flege J.-I., Sutter E.A. Epitaxial graphene on ruthenium // Nature. mater., 2008, V. 7, N. 5. - P. 406-411.
20 Никифоров А.А., Кондратенко М.С., Капитанова О.О., Гал- лямов М.О. Электрохимическое расщепление графита в сверхкритических средах // ДАН РАН. Химия, науки о материалах, 2020, том 492-493. - С. 128-133.
21 Лебедев С.П. Получение графена методом диссоциативного испарения (сублимации) поверхности SiC и исследование свойств структур графен/SiC. - Диссертация кандидата физ.-мат. наук, Санкт-Петербург, 2021. - 164 с.
22 Кочергин В.К. Бесплатиновые катализаторы восстановления кислорода для топливных элементов на основе плазмоэлектрохимически расщепленного графита. - Автореферат кандидата химических наук, Москва, 2022. - 26 с.
23 Кононенко Т.В. Лазерно-индуцированные графитизирован- ные микроструктуры в объеме алмаза. - Диссертация доктора физико-математических наук, Москва, 2022. - 196 с.
24 Yurov V., Zhangozin K. Some questions of the theory of solution viscosity // German International Journal of Modern Science, 2023, №71. - Р. 34-41.
25 Yurov V.M., Zhangozin K.N. At the mechanism of graphite splitting bouby aqueous solutions // Znanstvena misel journal, 2024, №86. - Р. 41-49.
26 Lorenzen L.H. Process for preparing mcroclustered water. Patent Number: 5,711,95. Date of Patent: Jan. 27, 1998.
27 Lorenzen L.H. Microclustered water. Patent Number: 6,033,678. Date of Patent: Mar. 7, 2000.
28 Nilsson A., Pettersson L.G.M. Perspective on the structure of liquid water // Chemical Physics, 2011, V. 389. - P. 1-34.
29 Игнатов И., Мосин О.В., Великов Б. Математические модели, описывающие структуру воды // Интернет-журнал «Науковедение». 2013. №3. - C. 1-26.
30 Chen M, Ko H.-Yu, Remsing R.C. and etc. Ab initio theory and modeling of water // PNAS, 2017, Vol. 114, No. 41. - P. 1-12.
31 Chaplin M.F. Structure and Properties of Water in its Various States. Encyclopedia of Water: Science, Technology, and Society, edited by Patricia A. Maurice, 2019. - Р. 1-19.
32 Захаров С.Д., Мосягина И.В. Кластерная структура воды (обзор). Препринт Физический ин-т им. П.Н. Лебедева РАН. - Москва, 2011. - 24 с.
33 Полянская А.В., Полянский А.М., Полянский В.А. Связь явлений переноса с характеристиками кластерной структуры воды // Журнал технической физики, 2019, том 89, вып. 6. - С. 958-964.
34 Yurov V., Zhangozin K. About the mechanism of mica splitting // Sciences of Europe, 2024, № 133. - Р. 97-104.
35 Yurov V., Zhangozin K. On the question of stone-weles defects in graphene // International independent scientific journal, 2024, №58. - Р. 42-53.
36 Yurov V., Zhangozin K. Barrier Peierls - Nabarro and migration monovacancies and multivacancies in grapheme // Norwegian Journal of development of the International Science, 2024, No 124. - P. 91-95.
37 Усатенко О.В., Горбач А.В., Ковалев А.С. Энергия и барьер Пайерлса дислокации (кинка) Френкеля-Конторовой // ФТТ, 2001, том 43, вып. 7. - С. 1202-1206.
38 Гринберг Б.А., Иванов М.А., Кругликов Н.А., Антонова О.В. О возможности автоблокировки дислокаций в различных материалах // ФММ, 2009, том. 108, №1. - С. 93-104.
39 Фан T., Луо Л., Ма Л., Танг Б., ПенгЛ., Динг В. Исследование полных a-дислокаций в чистом магнии на основе первичных принципов // ПМТ, 2014, Т. 55, N4. - С. 141-151.
40 Петухов Б.В. Динамика дислокаций в твердых растворах ковалентных кристаллов // ФТТ, 2016, том 58, вып. 9. - С. 1764-1768.
Выпуск
Другие статьи выпуска
В статье выявлены основные направления рационального использования водных ресурсов в Республики Казахстан, в частности Южно-Казахстанской области. Рациональное водопользование - процесс эффективного использования водных ресурсов, гарантирующий сохранение и охрану водных объектов от негативного и избыточного антропогенного воздействия и при этом обеспечивающий население и отрасли народного хозяйства водными ресурсами надлежащего качества и в том количестве, которое способно гарантировать не только удовлетворение потребностей, но и развитие промышленности, энергетики, водного транспорта и сельского хозяйства теми темпами, которые необходимы для устойчивого социально-экономического развития Республики Казахстан в целом. Наличие достаточно большого количества проблем, присущих водопользованию Казахстана, свидетельствует о том, что процесс водопользования в стране не является рациональным. Проведен анализ основ рационального водопользования; рассмотрены основные экономические инструменты, влияющие на процесс водопользования в Казахстане, сделан обзор структуры управления водными ресурсами в Южно-Казахстанской области. В настоящее время необходимо обеспечить рациональное использование природных ресурсов, их защиту от загрязнения и деградации, а также умело их восстанавливать, умножать и контролировать для блага человеческого общества. Актуальность проблемы управления водопользованием определяется плачевным состоянием отрасли, причем неоднократные попытки решения отдельных проблем никак не изменили ситуацию в целом.
В статье приводится как из рисовой шелухи, которой является конечными отходами рисообрабатывающего производства, можно получить кремнезема различной степени выхода, обработав при различных температурных условиях. Как правило, такие отходы подвергаются сжиганию или могут быть просто выброшены, дым, выделенный от сжигания таких отходов, может негативно повлиять на окружающую среду и привести к загрязнению. В настоящее время, в связи с развитием современных электронных технологий, аморфный диоксид кремния обладает высоким использованием. В этой работе были рассмотрены вопросы получения аморфного кремнезема. Для определения их характеристик, в процессе работы были использованы методы рентгеновского дифракции, инфракрасного спектрального и сканирующей электронной микроскопии. В данной работе определена чистота и структура диоксида кремния.
Приведены результаты анализа технико-экономического состояния шахтного фонда действующих шахт, изложены варианты возможного реформирования отрасли в соответствии со структурой её экономики.
Многие несущие элементы энергетических установок находятся под воздействием локальных тепловых потоков и конвективных теплообменов. Вследствие чего в несущих элементах в виде стержней ограниченной длины возникает термо-напряженно деформированное состояние. Поэтому разработка специальных вычислительных алгоритмов и соответствующих программ автоматизирующих исследования стержня ограниченной длины является актуальной. При этом разработанная система должна учитывать физико-механические и геометрические характеристики исследуемого стержня и одновременного наличия локальных конвективных теплообменов. В данной работе применяются фундаментальные законы сохранения энергии. Разработанный вычислительный алгоритм реализуется на IBM PC в виде Python программы. Полученные результаты представляется в виде таблиц и графиков.
Издательство
- Издательство
- НЦГНТЭ
- Регион
- Казахстан, Алматы
- Почтовый адрес
- ул. Богенбай батыра, 221
- Юр. адрес
- ул. Богенбай батыра, 221
- ФИО
- Асылхан Жанибекович Бибосинов (Председатель правления)
- Контактный телефон
- +7 (___) _______