Graphene: chìa khóa mới cho công nghệ đèn LED

Graphene: chìa khóa mới cho công nghệ đèn LED Nguồn

Xem thêm: công nghệ đèn led, sản xuất đèn led, sản xuất đèn led từ graphene, vật liệu graphene, tính dẫn nhiệt của vật liệu graphene, công nghệ chiếu sáng, nanolight

Bằng cách ứng dụng vật liệu graphene với ưu điểm dẫn nhiệt tốt, các nhà nghiên cứu - trong đó có cả sự tham gia của người Việt – đã mở ra bước tiến mới cho công nghệ đèn LED. Việc kết hợp vật liệu graphene, một loại vật liệu mới kỳ diệu, với công nghệ đèn LED, tương lai của công nghệ chiếu sáng, sẽ đem lại một tiến bộ vượt bậc về công nghệ. Mặc dù đây không hoàn toàn là mục tiêu ban đầu của hai nhóm nghiên cứu tại Hàn Quốc và Việt Nam, nhưng thực sự cuối cùng họ đã đạt được sự kết hợp hoàn hảo này. Qua công bố mới được xuất bản trên tạp chí Nature, họ đã chứng minh rằng việc sử dụng vật liệu graphene cho phép đèn LED trở nên sáng hơn nhờ vào đặc tính dẫn nhiệt tốt của vật liệu graphene. Một thách thức về mặt công nghệ được đặt ra ở đây là làm cách nào trồng được lớp tinh thể GaN trong cấu trúc đèn LED lên trên nền vật liệu graphene với những khác biệt rất lớn về cấu trúc tinh thể và hằng số mạng tinh thể.   “Giải pháp công nghệ được nhóm nghiên cứu đưa ra là sử dụng một lớp đệm khuôn mẫu oxit graphene (hình c) với kích thước micro trên đế sapphire". Đây thực sự là một tiến bộ mới trong công nghệ của bóng đèn LED, cho phép tiêu tốn năng lượng chỉ bằng 20% so với bóng đèn sợi đốt thông thường, và theo các nhà sản xuất tuổi thọ bóng sẽ kéo dài trong khoảng 25năm. Đèn LED được sản xuất và bán nhiều trên thị trường chiếu sáng nhưng vẫn đang phải đối mặt với những thách thức. Chưa phổ biến loại bóng đèn LED công suất cao (khoảng 1600 lumen) một phần vì lượng nhiệt mà chúng phát ra ở những độ sáng cao có thể làm hỏng thiết bị. Năm ngoái, các nhà sản xuất lớn như GE, Philips và Osram đều công bố cho ra mắt đèn LED tương đương 100 watt. Ngoài ra một loại bóng đèn LED 100 watt siêu hiệu quả có tên gọi Nanolight được công bố trên trang web Kickstarter. Nhưng đó mới chỉ là bước ban đầu. Những tiến bộ công nghệ vừa rồi ở châu Á có thể khởi đầu cho bước tiến lớn tiếp theo. "Việc đưa vào lớp oxitgraphene đã giúp gia tăng đáng kể khả năng phát sáng của đèn LED so với những bóng đèn LED thông thường, bằng cách phát tán lượng nhiệt phát sinh trong đèn LED và gia tăng khả năng chịu nhiệt của đèn. Giải pháp công nghệ đơn giản nàycó thể cho phép tích hợp vật liệu graphene với diện tích lớn vào các thiết bị quang điện tử khác để loại bỏ nhiệt một cách hiệu quả",  các nhà nghiên cứu cho biết. Tác giả của bài báo bao gồm: Nam Han, Han Min và S. Chandramohan từ Đại học Quốc gia Chonbuk ở Hàn Quốc, Trần Việt Cường đến từ Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh ở Việt Nam, và những người khác từ Chonbuk và từ Viện Khoa học cơ bản Hàn Quốc, Viện công nghệ chiếu sáng Hàn Quốc. Theo Tiasang, Smartplanet ******************************************************************************* Vật liệu mới có thể làm biến đổi thế giới Siêu vật liệu Graphene Các nhà khoa học và công nghệ Mỹ đã phát hiện ứng dụng không có giới hạn của loại vật liệu mới graphene - một vật liệu công nghệ cao cứng hơn thép và nhẹ hơn cả lông chim - trong các lĩnh vực của cuộc sống con người và dự báo vật liệu mới này sẽ tác động rất lớn đến nền kinh tế Mỹ, thậm chí có thể làm thay đổi cả thế giới. Graphene được tạo thành từ một nguyên tử cácbon được 2 nhà khoa học người Nga Andre Geim và Konstantin Novoselov phát hiện 7 năm trước và đã đem lại cho 2 nhà khoa học này Giải thưởng Nobel Vật lý năm 2010. Andre Geim and Konstantin Novoselov Các nhà khoa học và công nghệ Mỹ dự báo graphene sẽ tạo ra cuộc cách mạng trong thông tin không dây, đặc biệt con người có thể phóng vệ tinh với kích thước bằng tòa nhà nhiều tầng nhưng trọng lượng chưa bằng trọng lượng của miếng thịt nướng.   Người ta có thể tải về điện thoại thông minh một băng hình có độ phân giải cao chỉ trong thời gian tính bằng nano giây. Hãng sản xuất điện thoại thông minh sớm khai thác tính năng ưu việt của grephene sẽ chiến thắng trong cuộc cạnh tranh khốc liệt trên thị trường điện thoại thông minh thế giới. Trong y tế, nhờ grephene, các bác sĩ có thể sử dụng các loại dược phẩm mới với liều lượng cao để tiêu diệt tế bào ung thư nhưng không gây hại những tế bào lành. Graphene có thể sử dụng chế tạo máu nhân tạo, giúp con người tránh được nguy cơ bị truyền máu nhiễm virus hoặc không phải mất nhiều thời gian tìm kiếm các loại máu hiếm. Graphene có thể được sử dụng làm thuốc chữa bách bệnh cho người già. Nhờ nghiên cứu mới của các nhà khoa học Đại học Wayne State thuộc bang Michigan (Mỹ), các bác sĩ có thể điều trị hiệu quả bệnh Alzheimer bằng việc cấy các điện cực graphene vào não người bệnh. Các điện cực graphene có tuổi thọ tới 5 năm thay thế các điện cực chỉ có tuổi thọ tính bằng tháng như hiện nay, góp phần cải thiện cuộc sống của nhiều triệu người bệnh trên thế giới. Các điện cực graphene cũng có thể được sử dụng điều trị hiệu quả những tổn thương cột sống và khiếm thị. Chỉ mới 3 tuần trước đây, các nhà khoa học Mỹ đã phát hiện khả năng sử dụng graphene để kích thích sự phát triển của các mô trong cơ thể người. Ứng dụng này của graphene mở ra khả năng chữa khỏi các khuyết tật bẩm sinh về tim, căn bệnh đã được nghiên cứu điều trị thử nghiệm hơn 100 năm qua nhưng chưa thành công.   Trong lĩnh vực máy tính, nghiên cứu của các nhà khoa học Viện Rensselaer ở bang New York đã loại bỏ được trở ngại lớn trong lĩnh vực vi điện tử. Họ đã biến một tấm graphene siêu mỏng thành các bóng bán dẫn siêu nhỏ, mở ra khả năng chế tạo máy vi tính siêu nhỏ cũng như những vi mạch cứng siêu nhỏ trong tương lai. Các nhà khoa học trên dự báo vào cuối thập kỷ này, thế giới có thể có máy tính kích thước đặt trong lòng bàn tay nhưng có sức mạnh tính toán bằng 10.000 máy tính hiện nay. Graphene cũng tạo ra cuộc cách mạng trong lĩnh vực chế tạo màn hình siêu mỏng và siêu lớn. Người ta có thể mang tivi này trong túi đến bất cứ đâu và treo lên tường để thưởng thức các chương trình truyền hình. Trong quân sự, các nhà khoa học Đại học Texas ở thành phố Dallas đã sử dụng graphene để làm biến mất các vật thể khỏi tầm mắt của con người. Những tấm áo choàng vô hình này sẽ giúp tàng hình các phương tiện quân sự như xe tăng, pháo… thậm chí cả con người trước mắt đối phương. Tóm lại, giới khoa học nhận định graphene sẽ góp phần định hình mọi lĩnh vực đời sống hàng ngày của con người vào cuối thập kỷ này. Tạo ra công nghệ sản xuất  vật liệu Graphene Nhóm nghiên cứu khoa học do Giáo sư Đại học Khoa học và công nghệ Ulsan Baik Jong-beom đứng đầu đã phát triển công nghệ sản xuất  graphene, vật liệu ứng dụng hiệu quả trong ngành điện tử. Graphene là một loại vật liệu mới được cấu tạo từ một lớp nguyên tử carbon liên kết với nhau theo hình tổ ong. Nó thường được lấy từ bề mặt chì có độ dẫn điện gấp 100 lần so với đồng, có độ dẻo dai gấp 200 lần so với thép và rất mềm dẻo. Vì thế graphene được chú ý là vật liệu có thể sử dụng để tạo ra các máy tính dạng đồng hồ đeo tay hay các màn hình mỏng như tờ giấy. Các nhà nghiên cứu gặp khó khăn trong việc thương mại hóa graphene do vật liệu này mới chỉ được lấy một lượng rất ít bằng việc sử dụng chất axít mạnh. Tuy nhiên, nhóm cộng sự của Giáo sư Baik lần đầu tiên đã phát hiện graphene lớp mỏng dễ dàng được phân loại khi xay với tốc độ cao cùng với chì và CO2 rắn. Nhóm nghiên cứu dự đoán sẽ giảm thiểu ô nhiễm môi trường và sản xuất đại trà graphene do có thể lấy nước làm dung môi thay vì chất độc hại như acid sulfuric và acid nitric. Kết quả nghiên cứu được đăng trên Tạp chí Viện hàn lâm khoa học quốc gia Mỹ. Quang Vinh sưu tầm