Chuyên đề vật liệu điện đề tài nghiên cứu vật liệu nano

Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Điện
Chuyên đề Vật liệu điện
Đề tài: Nghiên cứu vật liệu nano
Giáo viên hướng dẫn: TS Đinh Quốc Trí
Sinh viên thực hiện: nhóm 2
11-2011HUST - SEE
I. Giới thiệu
vật liệu nano
II. Một số
cách chế tạo
vật liệu nano
III. Một số
ứng dụng của
vật liệu nano
IV. Tương lai
của vật liệu
nano
Giới thiệu
11-2011HUST - SEE
I. Giới thiệu vật liệu nano
11-2011HUST - SEE
∗
Vật liệu nano là loại vật liệu có kích thước cỡ nanômét.
∗
Đây là đối tượng nghiên cứu của khoa học nano và công
nghệ nano.
∗
Năm 1959 giáo sư Richard Feynman (Viện kỹ thuật
Massatchusets-MIT) đề ra một thuyết táo bạo: "Thay vì
phân chia vật chất, tại sao chúng ta không đi từ cái vô

cùng nhỏ?".
I. Giới thiệu vật liệu nano
11-2011HUST - SEE
∗
Mười năm sau, sinh viên Eric Drexler nghĩ ra
thuật ngữ Nanotechnologie.
∗
Năm 1985, 2 nhà nghiên cứu Gerd Bining (Đức) và
Heinric Rohrer (Thuỵ Sỹ) tạo ra kính hiển vi, có khả
năng nhìn những vật chỉ nhỏ bằng 1/25 kích thước
phân tử. Một năm sau, họ đoạt giải Nobel.
11-2011HUST - SEE
I. Giới thiệu vật liệu nano
11-2011HUST - SEE
I. Giới thiệu vật liệu nano
∗
Biểu tượng của IBM được Don Eigler tạo ra bằng
công nghệ nano vào năm 1990
•
Phương pháp hóa ướt (wet
chemical)
•
Phương pháp cơ học (mechanical)
•
Phương pháp bốc bay
•
Phương pháp hình thành từ pha khí
(gas-phase)
Các vật liệu
nano có thể

thu được
bằng bốn
phương
pháp phổ
biến:
11-2011HUST - SEE
II. Một số cách chế tạo
vật liệu nano
∗
Phương pháp hóa ướt (wet chemical)
11-2011HUST - SEE
II. Một số cách chế tạo
vật liệu nano
∗
Phương pháp hoá ướt (wet chemical)
•
Bao gồm các phương pháp chế tạo vật liệu dùng trong
hóa keo (colloidal chemistry), phương pháp thủy nhiệt,
sol-gel, và kết tủa.
•
Ưu điểm của phương pháp hóa ướt là các vật liệu có
thể chế tạo được rất đa dạng, rẻ tiền.
•
Nhược điểm là các hợp chất có liên kết với phân tử
nước có thể là một khó khăn, hiệu suất thấp
11-2011HUST - SEE
II. Một số cách chế tạo
Vật liệu nano
II. Một số cách chế tạo
Vật liệu nano

11-2011HUST - SEE
∗
Phương pháp cơ học (mechanical)
•
Bao gồm các phương pháp tán,
nghiền, hợp kim cơ học.
•
Vật liệu ở dạng bột được nghiền đến
kích thước nhỏ hơn
•
Ngày nay, các máy nghiền thường
dùng là máy nghiền kiểu hành tinh hay
máy nghiền quay
•
Phương pháp cơ học có ưu điểm là đơn giản, dụng cụ
chế tạo không đắt tiền và có thể chế tạo với một
lượng lớn vật liệu.
•
Nhược điểm là các hạt bị kết tụ với nhau, phân bố kích
thước hạt không đồng nhất, dễ bị nhiễm bẩn từ các
dụng cụ chế tạo và thường khó có thể đạt được hạt
có kích thước nhỏ
11-2011HUST - SEE
II. Một số cách chế tạo
Vật liệu nano
∗
Phương pháp bốc bay
11-2011HUST - SEE
II. Một số cách chế tạo
Vật liệu nano

Phương pháp bốc bay
•
Gồm các phương pháp quang khắc (lithography), bốc bay
trong chân không (vacuum deposition) vật lí, hóa học.
•
Các phương pháp này áp dụng hiệu quả để chế tạo màng
mỏng hoặc lớp bao phủ bề mặt tuy vậy người ta cũng có
thể dùng nó để chế tạo hạt nano bằng cách cạo vật liệu
từ đế.
•
Tuy nhiên phương pháp này không hiệu quả lắm để có
thể chế tạo ở quy mô thương mại.
11-2011HUST - SEE
II. Một số cách chế tạo
Vật liệu nano
∗
Phương pháp hình thành từ pha khí (gas-phase)
11-2011HUST - SEE
II. Một số cách chế tạo
Vật liệu nano
∗
Phương pháp hình thành từ pha khí (gas-phase)
•
Gồm các phương pháp nhiệt phân (flame pyrolysis), nổ
điện (electro-explosion), đốt laser (laser ablation), bốc
bay nhiệt độ cao, plasma.
•
Nguyên tắc của các phương pháp này là hình thành vật
liệu nano từ pha khí.
•

Phương pháp hình thành từ pha khí dùng chủ yếu để
tạo lồng carbon (fullerene) hoặc ống carbon.
11-2011HUST - SEE
II. Một số cách chế tạo
Vật liệu nano
∗
Chế tạo nano carbon từ bã cà phê, bã mía ở Việt Nam
11-2011HUST - SEE
II. Một số cách chế tạo
Vật liệu nano
∗
Tại TP.HCM, TS. Nguyễn Chánh Khê dùng bã cà phê,
bã mía bỏ đi để làm nguyên liệu chế tạo ống nano
carbon.
∗
Chế tạo thành công ống nano với giá rẻ hơn 50% so
với thế giới
∗
Phương pháp của ông là sử dụng nguyên liệu rắn để
chế tạo, tuy tốc độ phản ứng chậm hơn nhưng cho ra
sản phẩm đồng đều và ít thành phần pha tạp hơn.
11-2011HUST - SEE
II. Một số cách chế tạo
Vật liệu nano
∗
Theo TS. Khê, nhóm nghiên cứu của ông có thể ghép
các ống than nano có đường kính lớn lại với nhau từ
trong quy trình tổng hợp để làm thành những màng
lọc nano dùng để lọc máu hoặc lọc nước sinh học .
11-2011HUST - SEE

II. Một số cách chế tạo
Vật liệu nano
∗
Các cấu trúc nano có tiềm năng ứng dụng làm thành
phần chủ chốt trong những dụng cụ thông tin kỹ
thuật có những chức năng mà truớc kia chưa có.
∗
Nhờ vào kích thuớc nhỏ, những cấu trúc nano có thể
đóng gói chặt lại và do đó làm tăng tỉ trọng gói
(packing density).
11-2011HUST - SEE
III. Một số ứng dụng
III. Một số ứng dụng
11-2011HUST - SEE
∗
Ống nano carbon có thể sinh dòng
điện lớn
•
Các nhà khoa học thuộc Học viện
Công nghệ Massachusetts (MIT)
vừa phát hiện phương thức phát
điện mới: lợi dụng ống nano carbon
để tạo ra dòng điện, có thể áp dụng
cho những thiết bị siêu nhỏ.
•
Nhiệt lượng sinh ra trong quá trình trên truyền đi với
tốc độ rất nhanh, hình thành dòng sóng nhiệt đưa điện
tử chuyển động, tạo ra dòng điện lớn.
•
Vật liệu tổ chức ở cấp độ nano có thể phát điện khi

được kích thích bởi nhiệt độ hé mở nguồn năng lượng
mới.
•
Điện năng tạo ra từ ống nano carbon bằng 100 lần so với
điện năng của pin Lithium-ion cùng trọng lượng.
11-2011HUST - SEE
III. Một số ứng dụng
•
Hiện tại, Viện Nghiên cứu Khoa học Vật liệu (Hà Nội)
đã chế tạo thành và chào bán vật liệu nano (nano
carbon tube - NCT), giá bán chỉ bằng 50% so giá của
nước ngoài.
•
Còn Khu công nghệ cao TP.HCM cũng dự kiến sản
xuất 2,4 tấn NCT trong năm nay.
11-2011HUST - SEE
III. Một số ứng dụng
∗
Tính năng diệt khuẩn
11-2011HUST - SEE
III. Một số ứng dụng
•
Ứng dụng trong đời sống – khẩu trang nano bạc diệt
khuẩn
•
Bề mặt phủ lớp màng mỏng Nano TiO2 có khả năng
diệt khuẩn và chống rêu mốc được ứng dụng trong
các hợp chất phủ trên bề mặt vật liêu như sơn tự làm
sạch,thiết bị làm sạch không khí và khử mùi….
11-2011HUST - SEE

III. Một số ứng dụng
III. Một số ứng dụng
11-2011HUST - SEE
∗
Bề mặt ưa nước
•
Ứng dụng trong sản xuất các loại
kính,gương chống mờ (VD :kính
ôtô,cửa kính….)