VẬT LIỆU SIÊU DẪN-CÔNG NGHỆ NANO, chương 8 docx

Chương 8: Vật liệu nano trong công nghệ
chế tạo lốp
Những ưu điểm vượt trội của vật liệu nano đang thu hút các
hãng xe và ngành nghiệp phụ trợ vào cuộc cách mạng mới.
Tuy mới chỉ ở mức độ thử nghiệm, nhưng với sự tham gia của
các công ty hàng đầu v
à các hãng xe danh tiếng, tương lai của
những chiếc lốp ứng dụng vật liệu nano sẽ không còn xa nữa.
Cao su và cotton là những nông sản từ xa xưa. Tuy nhiên, không
giống cotton, cao su thiên nhiên gặp phải sự cạnh tranh mạnh mẽ
từ cao su tổng hợp, loại vật liệu rất phát triển trong thế chiến thứ
hai. Năm 1964, 75% lượng cao su tr
ên thế giới thuộc về cao su
tổng hợp. Nhưng sau đó, sự xuất hiện của lốp không săm đã cứu
vớt vai trò của cao su thiên nhiên với lượng tiêu thụ 42% trong
tổng số 19,61 triệu tấn, theo thống kê năm 2004.
Khoảng 50% lốp xe ôtô trên thế giới được làm từ
cao su thiên nhiên. Tuy nhiên, lốp sản xuất từ
loại vật liệu này có những điểm yếu như không
bền, dễ mài mòn, không chịu được nhiệt độ cao
và mất dần tính đàn hồi trong quá trình sử dụng.
Để khắc phục những khó khăn đó, các nh
à
nghiên c
ứu đã áp dụng công nghệ nano vào quá
trình s
ản xuất xuất lốp. Hạt carbon nhỏ (bao gồm
các hạt kích thước nano -1 phần một tỷ mét)
được trộn với sao su trong một thời gian dài trước khi đem đi ép.
Sản phẩm sau khi gia công có độ mài mòn thấp và sức bền lớn.
Cabot Corporation - một trong những hãng cung cấp lốp và các vật

liệu carbon hàng đầu thế giới - đã thử nghiệm thành công tính năng
của “PureNano”- hạt silic cacbua kích thước nano, do
Nanoproducts Corporation of Colorado sản xuất. Khi bổ sung vào
l
ốp, các hạt “PureNano” làm giảm 50% độ mài mòn, nghĩa là tuổi
thọ của lốp sẽ tăng lên gấp đôi. Một con số ấn tượng nếu biết rằng
hiện tại, mỗi năm có 16,5 triệu chiếc lốp ở Mỹ cần phải thay mới.
Các sản xuất khác đang tìm cách kết hợp sợi carbon dạng ống vào
trong l
ốp và dự đoán chúng sẽ có tuổi thọ còn lâu hơn cả xe. Trong
khi đó, các chuyên gia tại Audi đánh giá công nghệ nano sẽ tạo n
ên
cu
ộc cách mạng lốp trong tương lai. Loại lốp thông minh gắn cảm
biến nano liên kết với chíp điều khiển trung tâm sẽ có khả năng
thay đổi cấu bề mặt tuỳ thuộc v
ào áp suất lốp, trọng lượng xe và
điều kiện trên đường.
Những công ty như Inmat và Nanonor đang sản xuất các hạt đất sét
kích thước nano, trộn chúng với nhựa hay cao su tổng hợp để tạo
ra một bề mặt kín khít. Các hạt đất sét nano của Inmat được sử
dụng dưới dạng chất kết dính. Bên cạnh đó, công ty này cũng liên
k
ết với Michelin, hãng sản xuất lốp hàng đầu thế giới để ứng dụng
công nghệ này trên lốp không săm. Nó sẽ dần thay thế cao su
truyền thống và làm lốp nhẹ, rẻ và mát hơn.
Sản phẩm nổi tiếng ứng dụng công nghệ nano là
“Aerogel”, v
ật liệu siêu nhẹ từng được đề nghị
dùng để chế tạo lốp cho t

àu thám hiểm sao Hoả.
Chứa tới 98% không khí, tập hợp hàng tỷ các
bóng khí nano trong môi trường silic, nhờ đó,
Aerogel nhẹ hơn 1.000 lần nhưng lại có khả
năng làm kín khít gấp 40 lần bất cứ sợi thuỷ tinh
nào. Bên cạnh trọng lượng nhẹ, Aerogel còn có
kh
ả năng cách nhiệt. Các nhà hoá học tại đại học
Missouri-Rolla (Mỹ) đã tuyên bố phát triển
thành công vật liệu Aerogel không thấm nước có
thể sử dụng trên bề mặt lốp.
Goodyear đang nắm giữ h
àng loạt bằng phát minh sáng chế về quá
trình kết hợp lốp với silic aerogel. Bridgestone áp dụng công nghệ
nano trên những chiếc lốp cung cấp cho Ferrari tại giải đua F1
Nền công nghiệp lốp thế giới do 5 “đại gia” nắm giữ bao gồm
Michelin, Goodyear, Bridgestone, Continental, Sumitomo và tất cả
đều đang chuẩn bị cho cuộc cách mạng mới trong tương lai không
xa.
Vật liệu siêu
nh
ẹ Aerogel.
Công nghệ nano giảm chi phí ĐTDĐ
Nhà cung cấp điện thoại di động hàng đầu thế giới Nokia có
thể sẽ bắt đầu ứng dụng công nghệ nano vào việc sản xuất sản
phẩm của mình trong hai hoặc ba năm tới để giữ giá cả mặt
hàng này ở mức được người tiêu dùng chấp nhận.
“Để sản xuất 3 tỷ điện thoại di động cho toàn thế giới vào năm
2010, giá cả của sản phẩm chúng tôi phải được điều chỉnh ở mức
mới”, giám đốc chiến lược của hãng Nokia, ông Tero Ojanpera cho

bi
ết.
“Giá điện thoại dưới 150 euro (tương đương khoảng 3 triệu đồng)
là một phần rất quan trọng của chúng tôi trong việc tìm kiếm các
giải pháp giá cả hiệu quả. Chúng có thể được thực hiện nhờ vào
công ngh
ệ nano”, Ojanpera nói thêm.
Công ngh
ệ nano là công nghệ hiện đại cho phép thao tác với kích
thước chỉ một phần tỷ mét hứa hẹn đem lại nhiều lợi ích, không chỉ
cho các hoạt động khoa học, công nghiệp mà còn cả hoạt động y
tế. Ojanpera cho biết trong giai đoạn đầu Nokia chỉ ứng dụng công
nghệ nano để sản xuất vỏ điện thoại.
Trong tình hình thị trường điện thoại di động hiện nay, yêu cầu lớn
nhất đặt ra cho các công ty là rẻ hơn, kiểu dáng hiện đại hơn, bền
hơn và những y
êu cầu này đang ngày càng cạnh tranh khốc liệt
hơn với yếu tố lợi nhuận, buộc các nh
à sản xuất phải tìm giải pháp
mới. Công nghệ nano được một số công ty xem là giải pháp tối ưu
nhất để tăng năng suất sản xuất và giảm tối đa chi phí.
Tạo phân tử nano vàng
Các nhà khoa học tại học ĐH
Missouri (Mỹ) cho biết đã tìm ra cách
t
ạo các phân tử nano vàng bằng
cách sử dụng muối vàng, đậu nành
và nước.
Nghiên cứu này đã gây sự chú ý của
giới khoa học trên khắp thế giới vì

hi
ệu quả, tính thân thiện với môi
trường v
à có thể ứng dụng trong
nhiều lĩnh vực khác nhau.
Phân tử nano vàng là những phần tử rất nhỏ của vàng
không th
ể nhìn thấy bằng mắt thường. Các phân tử nano
vàng thường được các nh
à nghiên cứu sử dụng trong việc
phát hiện và điều trị ung thư, điều trị các bệnh về mắt liên
quan đến di truyền, phát triển thế hệ xe ôtô xanh, các sản
phẩm điện tử thông minh
Lâu nay, các công ty công nghệ nano luôn mong muốn chế
tạo nhiều sản phẩm kích thước nano. Tuy nhiên các nhà
khoa h
ọc lại tỏ ra lo lắng do phương pháp sản xuất các sản
phẩm nano hiện nay tác động xấu đến môi trường. Với
phương pháp của các nh
à khoa học ĐH Missouri, hạn chế
này đ
ã được khắc phục do công nghệ hoàn toàn sử dụng
những gì có sẵn trong tự nhiên.
29% số người có câu trả lời là đã biết nano có hiểu biết khá tốt về
công nghệ này và có thể đưa ra một kiểu định nghĩa nào đó. 69%
cho rằng kỹ thuật cấu trúc siêu nhỏ sẽ đem lại những lợi ích lớn
trong tương lai.
Giáo sư Nick Pidg
eon, thành viên của một nhóm công tác chuyên
v

ề nano của Royal Society, nói: “Công nghệ liên quan đến vấn đề
quy mô siêu nhỏ. Mỗi một nanomet chỉ bằng một phần triệu
millimet về độ dài. Cũng chẳng có gì là quá ngạc nhiên khi nhiều
người chưa bao giờ biết đến nano bởi thực ra đây vẫn l
à một lĩnh
vực khoa học non trẻ”.
Công nghệ nano hấp dẫn các nhà khoa học vì nó đem lại khả năng
phát triển những máy tính cực nhỏ và nhiều thiết bị y tế siêu mini.
Tuy nhiên, nó c
ũng làm dấy lên mối lo ngại về một nguy cơ tưởng
tượng mà trong đó những phần tử nano với khả năng tự nhân bản
ra các robot sẽ chiếm lĩnh thế giới của loài người. Nhiều người ủng
hộ tin rằng nano sẽ rất hữu ích trong y tế đối với công tác chẩn
đoán và điều trị ban đầu, nhưng cũng
quan ngại về độ tin cậy của
nó, nhất là những tác dụng phụ về lâu dài.