Language
Country/Area
No result found
剥離技術の驚くべき変化: なぜ 2004 年がグラフェン革命の始まりとなったのか?
剥離技術は、機械的、化学的、または熱的プロセスによって層状の材料をナノ材料に分離する、古くからあるが将来有望な科学的プロセスです。剥離技術の歴史は数世紀に遡りますが、2004年に科学者K.ノボセロフとA.ガイムが発見したことで、この分野に新たな活力が吹き込まれました。彼らはスコッチテープ（スコッチテープ）を使用してグラフェンをうまく分離し、この革命的な成果は多くの注目を集めました。この技術は世界中で注目され、研究されています。この研究により、2人の科学者は2010年のノーベル物理学賞を受賞しただけでなく、剥離技術は今日最も一般的に使用されているナノマテリアル製造技術の1つとなりました。
今日、剥離技術はナノ材料の製造における重要な技術とみなされており、エレクトロニクスやバイオメディカルなど多くの分野で活用されています。
剥離プロセスでは通常、弱い結合（通常はファンデルワールス結合）を破壊して、層状の物質を個々の層に分離します。近年の研究では、十分なエネルギーを供給できれば、金属結合やイオン結合などのさらに強い結合も破壊され、窒化ハフニウムなどの非ファンデルワールス物質を生成できることが示されています。そのため、剥離技術は革新的な材料の分野でその重要性を浮き彫りにし、高性能電子機器、効率的なエネルギー貯蔵装置、軽量で強度の高い航空宇宙材料の開発を促進します。
剥離技術の歴史
古代中国の陶器からマヤ文明の陶器に至るまで、皮を剥ぐ技術は何世紀にもわたって存在してきました。しかし、最も古い科学的研究は、科学者トーマス・H・ウェッブが初めて剥離技術をアンミン塩石の製造に応用した1824年にまで遡ります。時間の経過とともに、この分野の研究は深まり続け、特に 2004 年にはノボセロフとジムの研究により、角質除去技術が新たな時代を迎えました。このようにして、彼らはグラフェンの潜在能力を実証し、世界中の科学界からこの技術への投資と研究を引き付けました。
2004 年、ノボセロフとキムの研究により、剥離技術の可能性が実証され、重要な生産技術へと変貌しました。
剥離技術の種類
剥離プロセスは、材料を個々の層に分離するために弱い結合を克服する必要がある層状構造に主に適用されます。使用されるエネルギー源に応じて、角質除去技術は機械的角質除去、化学的角質除去、熱的角質除去の 3 つのカテゴリに分類できます。これら 3 つのテクノロジーにはそれぞれ独自の特性、利点、欠点があります。
機械的な剥離
機械的な剥離は、材料内部に応力を発生させて結合を破壊する外部の力に依存します。このプロセス中に、剥離を促進するために溶剤が導入されることがあります。このアプローチは高い収量と純度をもたらしますが、その結果は予測しにくく、単層の材料を得るために複数回の繰り返しが必要になることがよくあります。しかし、これはグラフェン製造に使用された最も初期の方法の 1 つでもあります。時間の経過とともに、その技術は継続的に改良され、商業化段階に入りました。
ケミカルピーリング
化学的剥離には、ゲストイオンまたは自由電子を使用して層間距離を拡大し、新しい結合を形成する化学拡張プロセスが含まれます。この技術により、より大規模な材料生産が可能になり、さまざまな化学物質の探索が可能になり、研究者がさまざまな製造方法を探求するようになります。
熱剥離
熱角質除去は、角質除去プロセスを促進するために熱をエネルギー源として使用する最近開発された技術です。層構造が極めて高い温度にさらされると、発生したガスが層間に圧力を生じ、ファンデルワールス力を打ち消します。この方法は、より高い収率とより速い反応速度を実現しますが、粒子サイズの制御には依然として欠点があります。
剥離技術の進歩は、ナノ材料の生産を変えただけでなく、対応する材料の応用にも影響を与え、科学、医学、産業における応用をさらに拡大しました。この多様性と適応性により、剥離は最先端の材料研究やさまざまな産業における重要な技術となっています。技術が進歩し続けるにつれて、剥離技術による将来の材料科学によってどの産業が変化するのかという疑問が湧いてきます。
