NANOTEKNOLOJİ VE AKILLI TELEFONLARDA DEVRİM

Nanoteknoloji, nano ölçekte yürütülen mühendislik, bilim ve teknolojidir.

1 nanometre bir metrenin 10-9’u veya bir metrenin milyarda biri kadardır. Araştırmacılar, malzemeleri nano ölçekte yapmak istiyor, böylece daha büyük ölçekli muadillerine kıyasla daha fazla kimyasal reaktiviteye, ışık spektrumunun daha fazla kontrolüne, daha hafif ağırlığa ve daha yüksek mukavemete sahip olabiliyorlar. Artık nanoteknoloji akıllı telefonları su geçirmez hale getirmek için de kullanılabilir. Asya’da, özel makinelere sahip mağazalar akıllı telefonunuzu alacak ve 20 dakikalık bir temizleme işleminden ve nanokaplama uygulamasından geçmelerini sağlayacaktır.

Giriş

Nanoteknoloji, yaklaşık 1-100 nanometrelik nano ölçekte yürütülen teknoloji, mühendislik ve bilimdir. Çok küçük şeylerin uygulamaları ve çalışmaları nanoteknoloji ve nanobilim olarak bilinir ve mühendislik, malzeme bilimi, fizik, biyoloji ve kimya gibi diğer tüm bilimsel alanlarda kullanılabilirler.

Nanoteknoloji ve Su Yalıtım Teknolojilerine Genel Bakış

Cihazları su geçirmez hale getiren ve bakteri ve tozun birikmesini önleyen koruyucu bir tabaka da sağlanmıştır. Nanoteknolojinin kullanıcının bağlamına uyum sağlama özelliği, dönüştürülebilir ve kullanımı kolay olmasının yanı sıra tüketiciyi arzulanan kılan şeydir. Kendi kendini temizleyen cihazlar, nanoteknolojiden yararlanılarak mobil cihazlarda yapılabilir. Nanoteknoloji kullanmak, daha küçük ve daha ince piller yapmamıza da izin verebilir, böylece hızlı bir şekilde şarj edilebilirler ve onlar tarafından çok daha fazla şarj döngüsüne katlanılabilir. Nanoteknoloji, kablosuz iletişim ve hücresel iletişim için çok yüksek hızlı radyo frekansı yükselteçleri yapabilir.

Concepts Behind Nanoscience and Nanotechnology

‘Altta bolca yer var’ olarak bilinen bir konuşma, nanoteknoloji kullanılmadan çok önce, 29 Aralık 1959’da Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nde (CalTech) fizikçi Richard Feynman’ın Amerikan Fizik Topluluğu toplantısında nanoteknoloji ve nanobilimin arkasındaki kavram ve fikirleri başlattı. Feynman tarafından, tek tek moleküllerin ve atomların bilim adamları tarafından manipüle edilebileceği bir süreç tanımlandı. Nanoteknoloji terimi Profesör Norio Taniguchi tarafından on yıldan fazla bir süre sonra ultra hassas işlemeyi araştırırken icat edildi. Modern nanoteknolojinin başlattığı 1981 yılına kadar olmayan taramalı tünelleme mikroskobunun geliştirilmesinden sonra tek tek atomlar görülebiliyordu.

Nanoteknolojide Temel Kavramlar

Nanoteknolojinin ne kadar küçük olduğunu hayal etmek zorlaşıyor. 1 nanometre bir metrenin 10-9’u veya bir metrenin milyarda biri kadardır. Açıklayıcı örneklerden bazıları burada belirtilmiştir:

• Bir inçte 25.400.000 nanometre mevcuttur.
• Bir gazete kağıdının kalınlığı yaklaşık 100.000 nanometredir.
• Buna karşılık, bir mermer bir nanometre olsaydı, o zaman Dünya’nın büyüklüğü bir metre olurdu.

Moleküllerin ve Atomların Kontrolü

Nanoteknoloji ve nanobilim, tek tek molekülleri ve atomları görme ve kontrol etme yeteneğini içerir. Atomlar yeryüzündeki her şeyi, bedenlerimizi, evlerimizi, binalarımızı, giysilerimizi ve yiyeceklerimizi oluşturdular. Ancak atom kadar küçük bir şeyi çıplak gözle görmek imkansızdır. Ayrıca, lisedeki fen derslerinde tipik olarak kullanılan mikroskoplarla görüntülenmesi mümkün değildir. 1980’lerin başında, nano ölçekte şeyleri görebilmek için mikroskopların icadı görüldü. Nanoteknoloji çağı, bilim adamları atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve taramalı tünelleme mikroskobu (STM) gibi doğru araçlara sahip olduklarında doğdu.

Modern Nanoteknoloji

Modern nanoteknoloji ve nanobilimin oldukça yeni olmasına rağmen, yüzyıllardır nano ölçekli malzemelerin kullanımı olmuştur. Renkler, on yıl önce ortaçağ kiliselerinin vitray pencerelerindeki alternatif büyüklükteki gümüş ve altın parçacıkları tarafından yaratılmıştır. O zamanlar hiçbir sanatçı, bu güzel sanat eserlerini yaratmak için kullanılan süreci bilmiyordu ve bu da iş için kullandıkları malzemelerin kompozisyonunda değişikliklere neden oldu. Mühendisler ve bilim adamları, malzemeleri nano ölçekte kasıtlı olarak yapmak için çok sayıda yol buluyorlar, böylece daha büyük kimyasal reaktivite, artan ışık spektrumu kontrolü, daha hafif ağırlık ve daha yüksek mukavemet gibi gelişmiş özelliklerinden yararlanabiliyorlar.daha büyük ölçekli muadillerine kıyasla.

Akıllı Telefon Endüstrisinde Modern Nanoteknoloji ve Yarı İletkenlerin Kullanımı

Cambridge Üniversitesi (İngiltere) ve Nokia Araştırma Merkezi (NRC), geleceğin mobil cihazlarının nasıl esnek ve gerilebilir olabileceğini gösteren ve böylece kullanıcının cep telefonlarını ve cihazlarını kökten farklı şekillere dönüştürmesini sağlayan ortak bir nanoteknoloji konsepti olan Nokia Morph’u geliştirdi. Tüm bunlar nanoteknolojinin sağlayabileceği önemli rolü göstermektedir; kendi kendini temizleyen yüzeyler, şeffaf elektronikler ve esnek malzemeler dahil.

Akıllı Telefonlara Su Geçirmezlik Koruması Sunan Nanoteknoloji

Akıllı telefon tasarımcıları tarafından akıllı telefonu mümkün olduğunca çekici hale getirmenin yolları için sürekli bir araştırma yapılmıştır; bu, örneğin akıllı telefonların su yalıtımı için nanoteknolojinin kullanımı gibi yeni teknolojilerin araştırılmasını içerir. İnsanlar bir şekilde her zaman yanlışlıkla telefonlarını ıslatırlar ve bu da akıllı telefon Oem’lerinin su yalıtım nanoteknolojisini en yeni cihazlar için önemli bir satış noktası olarak kullanmasının önünü açar.

Walk-in Bazında Kaplamaların Uygulanması

Gömme nanokaplama uygulaması yalnızca Asya Ülkelerinde ünlü olmasına ve şimdiye kadar dünyada o kadar yaygın olmamasına rağmen, 2020’de trend olarak kullanıldığına dair raporlar vardı. Özel makineleri olan dükkana girip akıllı telefonlarının 20 dakikalık bir temizleme işleminden ve nanokaplama uygulamasından geçmesine izin verilebilir. Bir dükkan, cihazları sadece su geçirmez hale getirmekle kalmayıp aynı zamanda toz ve bakteri birikimini de durduran koruyucu bir tabaka sağladı.

Üretim sürecinde Kaplamaların uygulanması

Kaplamanın uygulanmasının bir yöntemi, yüzeyin tüm gözenekli kısımlarını doldurmak için ince bir mikroskobik parçacık tabakasının kullanılmasını içerir. Tipik olarak, bu tedaviler son tüketici akıllı telefonu almadan önce gerçekleşir. İstatistiklere göre, bu yöntem, sudan zarar gören telefonlar için garanti talepleri veya onarım biletleri kişiler tarafından gönderildiğinde elektronik bantların onarım maliyetlerinin düşürülmesine yardımcı olabilir. Geliri korumanın pratik yollarından biri, nanoteknolojik bir kaplama işleminin üretime entegrasyonudur.

Her gün yaklaşık 900.000 akıllı telefonun sıvılardan zarar görmesi sürpriz. Sony, Apple ve Samsung, akıllı telefonlarda su yalıtımı sağlayan markalardan bazılarıdır. Suya dayanıklı modeller, daha az koruma sağlayan diğer şirketler tarafından sunulmaktadır. Örneğin Doogee S96Pro Çin telefonu toz geçirmez ve su geçirmezdir, ayrıca patlama direnci gibi bazı askeri özellikleri karşılamak için üretilmiştir.

Nanoteknoloji ve Akıllı Telefonlarda Devrim Niteliğinde Adımlar

Devrim niteliğindeki adımlardan bazıları, tamamen yeni bir olasılık yelpazesiyle sonuçlanma potansiyeline sahip olan bu cihaz tarafından teknolojide sergileniyor. Nanoteknoloji, çok daha akıllı cihazları etkinleştirebilir ve daha iyi kullanılabilirlik sunabilir. Kullanıcının bağlamına uyum sağlama özelliği, onu dönüştürülebilir ve kullanımı kolay (örneğin bileğin etrafına sarılması) özelliğiyle birlikte tüketiciye çekici kılan şeydir. Çevremize yeni bir tür bağlantı sağlayacak, mobil cihazlarımız aracılığıyla kimsenin düşünmediği şekillerde bağlantı kurmamızı sağlayacak ve daha önce hiç görülmemiş yeni bir hizmet türüne sahip olacağız.

En son ve yeni hizmetlerden bazıları aşağıda tartışılmıştır:

Flexible & Changing Design

Strong, transparent, stretchable, and flexible components and materials are enabled by nanotechnology. Thin elastic structures are reinforced by a three-dimensional mesh into which the fibril proteins are woven. Spider silk uses the same principle, as this elasticity allows the device to configure itself and change shapes for adapting ergonomically to the task at hand for being utilized as a traditional handset. More detailed information can be shown by an unfolded larger design, and it can also incorporate input devices like touchpads and keyboards. These flexible characteristics can be shared by even the integrated electronics, for the interconnects to the sensors. Recycling and production of devices can be made eco-friendly and easier by using biodegradable materials.

To learn more about the use of nanotechnology across different technologies,

you can read our blog post here.

Kendi Kendini Temizleme

Mobil cihazlarda nanoteknolojiden yararlanılarak kendi kendini temizleyen cihazlar yapılabilir, böylece uzun ömürlülük artırılır ve aşınma ve korozyon azaltılır. Parmak izleri, kir ve su, doğal sistemlerde de görülen etkileri kullanmak için nanoflowerler gibi nanoyapılı yüzeyler tarafından doğal olarak püskürtülür.

Gelişmiş Güç Kaynakları

Nanoteknoloji nedeniyle, cihazın yüzeyi, güneş enerjisini toplayan nanograss yapılarının bir kaplaması yoluyla enerjinin doğal kaynağı haline gelecektir. Yeni yüksek enerji yoğunluklu depolama malzemeleri ile pillerin aynı anda daha ince ve daha küçük hale gelmesine izin verilir, bunlar da hızlı bir şekilde şarj edilebilir ve bunlar tarafından çok daha fazla şarj döngüsüne dayanabilir.

Teknoloji ne Kadar Uygulanabilir?

Morph concept, arayüzlerin kullanılabilirliğinin artırılması ve basitleştirilmesi olarak bile, daha az pahalı olan ve bir bakıma daha küçük bir alanda daha fazla özelliğe sahip entegre elektronikleri göstermektedir. Yeni hizmetler ve uygulamalar, daha önce görülmemiş şekillerde iletişim kurmamızı ve etkileşimde bulunmamızı sağlayacak tüm bu yeni yeteneklerle ortaya çıkacak.

Telefonun Piyasadaki Geleceği

Morph’un elemanları, 7 yıl içinde el cihazlarına entegrasyonları için piyasada mevcut, ancak başlangıçta en üst düzeyde. Bununla birlikte, bir günlük nanoteknoloji düşük maliyetli üretim çözümleriyle sonuçlanabilir ve karmaşık işlevselliğin daha düşük bir fiyata entegrasyon olasılığını sağlayabilir.

Cep Telefonlarının Görünümünün Geleceği

NRC için nanoteknoloji, gelecekteki en önemli araştırma alanlarından sadece biridir, ancak nanometre seviyesindeki moleküllerin ve atomların manipülasyonu yoluyla malzemeleri tasarlama şansı sağlayacağı için önemlidir. Bu nedenle, mobil teknolojide uygulandığında hem devrimci hem de evrimsel olabilir. Önümüzdeki birkaç yıl içinde, günümüzde yaygın olarak kullanılanlardan daha sıra dışı olacak telefonların yeni ve yenilikçi özelliklerine sahip olacak.

Yeni Nano Ölçekli Yapının Kullanımı

Elektrik mühendisliği profesörü Profesör Stephen Chou liderliğindeki araştırmacılar, %57’si organik malzemelerden (esnek karbon bazlı levhalar) oluşan LED’lerin verimliliğini ve parlaklığını artırmak için yeni bir nano ölçekli yapı kullandılar. Araştırmacılar tarafından, inorganik (silikon bazlı) malzemelerden yapılmış ve günümüzde en yaygın olarak kullanılan led’lerde benzer geliştirmeler kullanması gereken bir yöntem de bildirilmektedir.

LED’in Netliği

LED ekranlar resim netliği de bu yöntemle geleneksel yaklaşımlardan %400 daha fazla artırılmıştır. 19 Ağustos’ta, araştırmacılar tarafından ışığın tek bir dalga boyundan daha küçük bir ölçekte manipülasyonu için kullanılan bir yöntemi nasıl icat ettiklerini anlattıkları Advanced Functional Materials dergisinde çevrimiçi bir makale yayınlandı. Chou’ya göre, ışığı nasıl manipüle ettiğimizin kuralları yeni nanoteknoloji ile değiştirilebilir. Bu, düşünülemez performansa sahip cihazların üretimi için kullanılabilir.

Işık yayan diyot

Bir LED, iki terminal arasında bir elektrik akımı hareketi olduğunda ışık yayan elektronik bir cihazdır. Işık yayan diyotların floresan veya akkor lambalara göre çeşitli faydaları vardır. LED’ler nispeten daha kompakt, verimli ve daha uzun ömürlüdür ve bu özelliklerin tümü taşınabilir ekranlarda önemli kabul edilir.

Mevcut LED’ler

Mevcut ışık yayan diyotlarda tasarım zorlukları vardır, en önemlisi ışık yayan diyotların yapısının içine hapsolmuş ışık miktarını azaltmaktır. Verimlilikleriyle ünlü olmalarına rağmen, bir ışık yayan diyot kaçışının içinde yalnızca çok az miktarda ışık üretilir. Chou’ya göre aynısı, bir yüzme havuzunun içindeki aydınlatmanın dışarıdan gördüğünüzde loş görünmesinin ve ışığın su tarafından tutulmasının nedenidir. LED’in sağlam yapısı, havuz suyuna kıyasla çok daha fazla ışık tutabilir.

İlkel LED

Üretilen ışığın sadece %2-4’ü ilkel bir LED tarafından yayılır. Sadece sıkışan ışık, ışık yayan diyotları enerji verimsiz ve loş hale getirmekle kalmaz, aynı zamanda sıkışan ışık, LED sıkışan ışık tarafından ısıtıldığı için kısa ömürlü olmalarının nedenidir ve böylece ömrünü önemli ölçüde azaltır. Chou, bugün LED üretiminde ışık çıkarmanın kutsal kase olduğunu söyledi.

Sorunlar Üzerinde Ek Çalışma

Bu sorun mühendisler tarafından çözülüyor. LED’lerin ışık çekimi, lensler, metal reflektörler veya diğer yapılar eklenerek artırılabilir. Bu geleneksel organik, üst düzey LED’ler için ışık çıkarma, bu yöntemlerle yaklaşık %38’e yükseltilebilir. Bununla birlikte, bu ışık çıkarma yöntemleri, ekranların ortam ışığını yansıtabilmesinin, böylece kontrastı azaltmasının ve görüntünün puslu görünmesinin nedenidir.

Işığın yansımasıyla Mücadele

Artık mühendisler, ortam ışığının yansımasıyla mücadele etmek için ekrana ışık emici malzemeler eklediler. Bununla birlikte Chou’ya göre ışık, bu tür malzemeler tarafından LED’den de emilerek verimliliğini ve parlaklığını yarı yarıya azaltır.

Grafenin günlük hayatta kullanımı ile ilgileniyorsanız,

blog yazımızı buradan okuyabilirsiniz.

çözünme

Chou’nun ekibi, PlaCSH (alt dalga boyu delik dizili plazmonik boşluk) olarak bilinen bir nanoteknoloji yapısının üretimi olan çözümü sundu. Araştırmacılara göre, ışık çıkarma verimliliği PlaCSH tarafından %60’a yükseltilebilir, bu da geleneksel üst düzey organik ışık yayan diyotlara kıyasla %57 daha fazladır. Aynı zamanda araştırmacıların raporlarına göre, kontrast PlaCSH (ortam ışığındaki netlik) ile %400 artırıldı. Standart ışık yayan diyotlarda sıkışan ışıktan kaynaklanan ısıtma sorunu, daha yüksek parlaklık ile giderilir.

Sonuçlar

Chou’ya göre, metalik nanometre ölçekli yapıları ışığı metalik olmayan nanoyapıların ve dökme malzemenin yapamayacağı şekilde manipüle edebildiği için PlaCSH bu sonuçları elde edebilir.

Güneş Pillerinin Yapısı

PlaCSH yapısı ilk olarak Chou tarafından güneş pilleri üzerinde ışığı elektriğe dönüştürerek kullanıldı. Onun tarafından 2012 yılında yayınlanan bir makalede PlaCSH uygulamasının güneş pillerinin yüzeyine çarpan ışığın %96’sına kadar emilmesine nasıl yol açtığı ve hücrelerin verimliliğini %175 artırdığı açıklandı. Daha sonra, dışarıdan ışığı emebilen bir cihazın, cihazın içinde üretilen ışığın radyasyonunda iyi olabileceği, hem ışığın çıkarılması hem de ışık yansımasının azaltılması için etkili bir çözüm sağlayabileceği fark edildi.

Işığa rehberlik etmek

PlaCSH, ışığı ışık yayan diyottan dışarı yönlendirerek işlev gördüğü için izleyiciye daha fazla ışık odaklayabilir. Geleneksel kırılgan şeffaf elektrot da sistemle değiştirilir ve bu da onu en güncel ekranlara kıyasla çok daha esnek hale getirir. Chou’ya göre, o kadar sünek ve esnektir ki, onu kumaşa örebilirsiniz.

Maliyetin Faydası

Maliyet, üreticiler için bir başka avantajdır. 1995 Yılında Chou, PlaCSH organik ışık yayan diyotları yapan ve gazete üreten matbaaya benzer bir şekilde nanoyapılar yaratan nanoimprint olarak bilinen bir teknoloji icat etti. Chou’ya göre çok basit ve ucuz.

Patent Başvuruları

Princeton tarafından PlaCSH kullanılarak hem inorganik hem de organik ışık yayan diyotlar için patent başvuruları yapılmıştır. Şu anda, Chou ve ekibi tarafından, şu anda deneylerde kullanılan yeşil ışık yayan diyotlar dışında, Placsh’yi mavi ve kırmızı organik ışık yayan diyotlarda göstermek için deneyler yürütülüyor. İnorganik ışık yayan diyotlardaki sistem de onlar tarafından gösterilmiştir.

Akıllı Telefonlarda Karbon Nanotüp Uygulamaları Grafen Mobil Piller

2014 Yılında CNT yongalarının 2020 yılında ticari olarak kullanılmaya hazır hale getirildiği bildirilmişti. Her ne kadar pil sızıntısı olmadan pilin oksitini küçültmenin yolunu bulmakta hala mücadele belirtileri olduğu bildirilmiş olsa da.

Karbon Nanotüp Transistörleri

Teorik olarak, karbon nanotüp transistörlerinin silikon transistörlere kıyasla çok daha hızlı olduğu doğrulandı, ancak son zamanlarda araştırmacılara içlerindeki safsızlıkları giderme zorluğu sunuldu. Yetiştirilen karbon nanotüplerin sadece üçte ikisi, cnt’ler yetiştirildiğinde transistörler için gerekli olan yarı iletken çeşitliliğe dönüşür. Arnold’un laboratuvarı, tüplerin neredeyse %99,9’unun yarı iletken olduğu koşullar yaratabilirdi.

Hızlı Geliştirmeler

Son birkaç yılda karbon nanotüp teknolojisinde hızlı gelişmeler oldu, ancak gerçek teknolojinin kullanımıyla ilgili hala zorluklar var. Şimdiye kadar, gelişmiş transistörleri yalnızca inç inç ölçeğinde test ettiler; bu, çalışması için 100 transistör alabilen bir cpu’da kullanılıp kullanılamayacaklarını belirlemek için pek yeterli değil.

Anında Etki

Nanoteknolojiyi daha küçük ölçekte kullanarak anında bir etki yaratılabilir. Nanotüpler, nanotüplerin esneklikleri nedeniyle giyilebilir elektroniklerin geleceği için silikona iyi bir alternatif sunar. Ayrıca kablosuz iletişim ve hücresel iletişim için son derece yüksek hızlı radyo frekansı amplifikatörleri yapar.

Önemli İlerleme

İmplante edilebilir biyomedikal cihazlar, aktif radyo frekansı tanımlama (RFID) etiketleri, giyilebilir elektronikler ve roll-up ekranlar gibi esnek elektronik cihazların üretiminde son on yılda önemli bir gelişme olmuştur.Uygun gerilebilir ve esnek enerji depolama cihazlarının geliştirilmesi, bu cihazlar ticarileşmelerine daha yakın hale geldikçe giderek daha önemli hale geliyor.

Akıllı Telefonlar için Lityum iyon Pil Teknolojisi

Şu anda, Lityum iyon pil teknolojisi, bu uygulamalar için gerekli olan gücü ve enerji yoğunluğunu elde etme şansına en fazla sahiptir ve bu nedenle elektrotlar üzerindeki bükülme nedeniyle mekanik stres etkisini ve esnekliklerini artırmanın yolunu anlamak önemlidir. Esnekliklerini ve sağlamlıklarını artırmanın birkaç yolu vardır, örneğin aktif malzemeleri plastik, kağıt, kumaş veya gözenekli alt tabakalara gömmek, toplayıcı elektrodu desenlendirmek veya yapılandırmak ve akü elektrot katmanlarının kalınlığını azaltmak. Piller bağımsız elektrot filmlerinden monte edilir.

Sonuç

Nanoteknoloji önemli işlevler sağlayabilir; kendi kendini temizleyen yüzeyler, şeffaf elektronikler ve esnek malzemeler dahil. Artık akıllı telefonların su yalıtımı için nanoteknoloji de kullanılabilir. Nanoteknoloji, çok daha akıllı cihazları etkinleştirebilir ve daha iyi kullanılabilirlik sunabilir. Nanotüpler, giyilebilir elektroniklerin geleceği için silikona iyi bir alternatif sunar.