Nghiên cứu chế tạo và tính chất vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở một số cao su và blend của chúng với nano cacbon

MỞ ĐẦU
Kể từ khi được phát hiện đến nay, ống nano cacbon (CNT) luôn là đề
tài hấp dẫn thu hút các nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn bởi những đặc tính
cơ- lý- hóa vượt trội của nó. CNT được biết đến với tính linh hoạt cao, tỷ
trọng thấp và bề mặt riêng lớn. Chính vì vậy, nhiều thực nghiệm cho thấy vật
liệu này có modul kéo và độ bền rất cao, bên cạnh đó các kết quả về tính chất
nhiệt, tính chất điện của polyme nanocompozit chế tạo trên cơ sở CNT cũng
rất đáng chú ý. Tuy nhiên, CNT lại đòi hỏi một phương pháp phân tán hợp lý
để tránh cuộn lại và dính vào nhau. Để tăng khả năng liên kết giữa CNT với
nền polyme, các nghiên cứu đã đưa ra nhiều biện pháp như: thay đổi phương
pháp chế tạo, sử dụng kết hợp các chất trợ tương hợp... nhưng có lẽ việc gắn
thêm nhóm chức lên bề mặt CNT là phổ biến hơn cả. Điều này có nghĩa là tạo
ra các nhóm chức phản ứng hoặc tương tác vật lý với polyme nền và do đó cải
thiện sự tương tác bề mặt chung giữa CNT và nền, tăng cường khả năng
tương hợp nhiệt động của ống nano với polyme nền.
Hiện nay, công nghệ nano đã trở thành một chiến lược phát triển tập
trung nhiều hướng nghiên cứu khác nhau trong các lĩnh vực khoa học vật liệu,
điện tử, y sinh học... thu hút nguồn đầu tư lớn. Các nghiên cứu ở nước ta về
ứng dụng CNT trong công nghệ nanocompozit cũng như sử dụng vật liệu này
trong công nghiệp cao su, chất dẻo mới chỉ dừng lại ở mức độ thăm dò. Cho
tới nay, chưa thấy có công trình nghiên cứu nào về lĩnh vực này được ứng
dụng vào thực tế sản xuất mà mới chỉ có một kết quả nghiên cứu được công
bố trong các tạp chí, hội nghị. Việt Nam với nguồn nhân lực dồi dào cũng như
chính sách thu hút đãi ngộ hợp lý nên các hãng điện tử lớn như SamSung,
Canon... hiện đầu tư khá nhiều nhà máy sản xuất và lắp ráp linh kiện tại nhiều
khu công nghiệp. Sự phát triển của công nghiệp điện tử dẫn đến nhu cầu về
thảm chống tĩnh điện trải trên các bàn lắp ráp nhằm tránh sự xung đột dòng
điện ngoài ý muốn với IC, bo mạch, vi mạch nói riêng và các sản phẩm điện
1

tử nói chung là rất lớn. Không chỉ trong lĩnh vực điện tử, các nhà máy dệt
may, nhà máy chế tạo thuốc phóng, thuốc nổ… cũng có nhu cầu rất cao về
chống tĩnh điện. Do vậy, việc nghiên cứu chế tạo và ứng dụng vật liệu cao su
CNT/nanocompozit ngoài tính bền cơ học, bền mài mòn còn có khả năng
chống tĩnh điện là cần thiết vì không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn có giá trị
thực tiễn cao. Xuất phát từ lý do đó, luận án hướng tới vấn đề: “Nghiên cứu
chế tạo và tính chất vật liệu cao su nanocompozit trên cơ sở một số cao su
và blend của chúng với ống nano cacbon” làm chủ đề nghiên cứu.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: Đánh giá được khả năng gia cường của
CNT trong nền cao su và cao su blend, chế tạo ra được vật liệu cao su
nanocompozit có tính chất cơ học cao, bền dung môi và có độ dẫn điện phù
hợp.
Nội dung nghiên cứu của đề tài:
- Nghiên cứu biến tính bề mặt CNT bằng các phương pháp khác nhau.
- Nghiên cứu khả năng gia cường của CNT và chất trợ phân tán, tương
hợp cho cao su thiên nhiên (CSTN).
- Nghiên cứu chế tạo và tính chất cao su nanocompozit trên cơ sở blend
CSTN/NBR với CNT.
- Nghiên cứu chế tạo và tính chất cao su nanocompozit trên cơ sở blend
CSTN/CR với CNT.
- Nghiên cứu khả năng chế tạo thảm chống tĩnh điện từ vật liệu cao
su/CNT nanocompozit.

2


Chƣơng 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về vật liệu polyme nanocompozit
Mới ra đời cách đây không lâu, song vật liệu polyme nanocompozit nói
chung, cao su nanocompozit nói riêng được đặc biệt quan tâm do có các tính

chất độc đáo của nó.
Như chúng ta đã biết, hầu hết các ứng dụng cao su đều cần phải sử
dụng các chất độn để gia cường. Trong vật liệu cao su, những chất độn được
sử dụng để tạo ra sản phẩm có tính chất tốt hơn, nâng cao tính năng cơ lý, kỹ
thuật cũng như giảm giá thành. Các loại chất độn truyền thống trong công
nghiệp cao su như: than đen, silica, khoáng sét... trước đây phần lớn thường ở
kích thước micromet và các sản phẩm thu được gọi là cao su compozit. Khác
với cao su compozit, cao su nanocompozit được gia cường bằng các hạt độn
cỡ nanomet (kích thước của hạt có một trong ba chiều dưới 100nm), chúng
được chế tạo bằng các kỹ thuật khác nhau như trộn hợp ở trạng thái nóng
chảy, trộn trong dung dịch, trộn ở trạng thái latex tiếp nối bằng phương pháp
cùng ngưng tụ và polyme hóa xung quanh các hạt chất độn. So với cao su gia
cường bằng chất độn micromet, cao su gia cường bằng chất độn cỡ nanomet
có độ cứng, modul và các tính chất chống lão hóa cũng như chống thấm khí
tốt hơn. Như vậy, chất độn nano rất phù hợp cho gia cường cao su để tạo ra
các sản phẩm ứng dụng đòi hỏi tính năng cao từ cao su. Ống nano cacbon là
một trong những vật liệu gia cường được đánh giá cao về tính chất.
1.1.1. Khái niệm về vật liệu polyme nanocompozit và cao su nanocompozit
Vật liệu polyme nanocompozit là loại vật liệu gồm pha nền (polyme)
và pha gia cường ở các dạng khác nhau có kích thước cỡ nanomet (dưới 100
nm). Như vậy có thể hiểu, vật liệu polyme nanocompozit là vật liệu có nền là
polyme, copolyme hoặc polyme blend và cốt là các hạt, hay sợi khoáng thiên
nhiên hoặc tổng hợp có ít nhất một trong ba chiều có kích thước trong khoảng
1-100 nm. Còn cao su nanocompozit là tên gọi rõ hơn cho loại polyme
nanocompozit với nền là cao su, cao su blend. Như vậy mọi khái niệm, đặc
3


tính chung của polyme nanocompozit cũng quy định giống như của cao su
nanocompozit.

Vật liệu polyme nanocompozit kết hợp được cả ưu điểm của vật liệu vô
cơ (như tính chất cứng, bền nhiệt…) và ưu điểm của polyme hữu cơ (như tính
linh động, mềm dẻo, là chất điện môi và khả năng dễ gia công…). Hơn nữa
chúng cũng có những tính chất đặc biệt của chất gia cường nano dẫn tới sự cải
thiện tính chất cơ lý của vật liệu. Một đặc tính riêng biệt của vật liệu polyme
nanocompozit là kích thước nhỏ của chất gia cường dẫn tới sự gia tăng mạnh
mẽ mức độ phân tán hơn so với các compozit truyền thống [1].
Diện tích bề mặt riêng của vật liệu gia cường chính là bề mặt chung với
polyme nền. Diện tích bề mặt chung này tạo ra một tỷ lệ thể tích đáng kể của
polyme có bề mặt chung với những tính chất khác biệt so với các polyme khối
ngay cả khi ở tải trọng thấp. Vật liệu nền sử dụng trong chế tạo polyme
nanocompozit rất đa dạng, phong phú bao gồm cả nhựa nhiệt dẻo và nhựa
nhiệt rắn, thường là: nhựa polyetylen, nhựa polypropylen, nhựa polyeste,
các loại cao su,… Chất gia cường có thể là khoáng thiên nhiên (chủ yếu là
đất sét - vốn là các hạt silica có cấu tạo dạng lớp như montmorillonit,
vermicullit, bentonit kiềm tính) cũng như các hạt graphit…. Các chất gia
cường nhân tạo: các tinh thể như silica, CdS, PbS, CaCO3… hay ống nano
cacbon, sợi nano cacbon …
1.1.2. Đặc điểm của vật liệu polyme nanocompozit
- Đặc điểm của vật liệu polyme nanocompozit:
+ Pha phân tán là các hạt có kích thước nano phân bố trong polyme, tạo
ra các liên kết ở mức độ phân tử giữa các pha với nhau dẫn đến tính chất khác
hẳn với compozit thông thường. Các phần tử nhỏ phân tán tốt vào các pha
nền, dưới tác dụng của lực bên ngoài tác động vào nền sẽ chịu toàn bộ tải
trọng, các phần tử nhỏ mịn làm tăng độ bền của vật liệu đồng thời làm cho vật
liệu cũng ổn định ở nhiệt độ cao.
+ Do kích thước nhỏ ở mức độ phân tử nên khi kết hợp với các pha nền
4

có thể tạo ra các liên kết vật lý nhưng có độ bền tương đương với liên kết hóa
học về mặt vị trí, vì thế cho phép tạo ra các vật liệu có nhiều tính chất mới,
như tạo các polyme dẫn có rất nhiều ứng dụng trong thực tế.
+ Vật liệu gia cường có kích thước rất nhỏ nên có thể phân tán trong
pha nền tạo ra cấu trúc đặc, do đó có khả năng dùng làm vật liệu bảo vệ theo
cơ chế che chắn rất tốt.
- Những ưu điểm của vật liệu polyme nanocompozit
So với vật liệu polyme compozit truyền thống, vật liệu polyme
nanocompozit có những ưu điểm chính như sau:
+ Vật liệu nano gia cường hiệu quả hơn bởi vì kích cỡ của nó nhỏ hơn
dẫn tới sự cải thiện đáng kể tính chất của nền (chỉ với một lượng nhỏ vật liệu
gia cường) điều này làm cho vật liệu polyme nanocompozit nhìn chung nhẹ
hơn, dễ gia công hơn.
+ Sự chuyển ứng suất từ nền sang vật liệu gia cường hiệu quả hơn do
diện tích bề mặt của chất gia cường lớn và khả năng bám dính bề mặt phân
cách pha tốt [1].
- Như c điểm của vật iệu po yme nanocompozit
Ngoài giá thành cao thì việc sản xuất, sử dụng và thải bỏ chất độn nano
có ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người và môi trường. Các hạt độn nano
phá hủy sự bảo vệ tự nhiên của cơ thể, tạo thành các chất gây dị ứng, đặc biệt
là các công nhân phải chịu nguy hiểm khi tiếp xúc với nồng độ cao của các
hạt nano. Các hạt nano trong không khí ô nhiễm ảnh hưởng đến phổi gấp 50
lần so với các hạt mịn thông thường [2].
1.2. Tổng quan về một số loại cao su
1.2.1. Cao su thiên nhiên
Cao su thiên nhiên (CSTN) là một polyme thiên nhiên được tách ra từ
nhựa cây cao su (tên khoa học là Hevea Brasiliensis), thành phần chủ yếu là
cis 1, 4- polyisopren. CSTN lần đầu tiên được khâu mạch bằng lưu huỳnh
thành mạng đàn hồi cao bởi Charles Goodyear (1837). Cho đến nay, khâu
5

mạch bằng lưu huỳnh vẫn là phương pháp chính, ngoài ra còn có thể sử dụng
thêm dicumylperoxit.
(CSTN): Tg ≈ -70oC

CH3

H
C C

H2C

CH3
CH2

CH2

CH2
C C

CH3

H
C C

CH2

CH2

H

Phân tích Rơnghen cho thấy đây là polyisopren mà các đại phân tử của
nó được tạo thành từ các mắt xích dạng cis liên kết với nhau ở vị trí 1, 4
(chiếm khoảng 98%). Ngoài ra còn có khoảng 2% các mắt xích liên kết với
nhau tạo thành mạch đại phân tử ở vị trí 1, 2 hoặc 3, 4.
Khối lượng phân tử trung bình của CSTN khoảng 1,3×10 6. Mức độ dao
động khối lượng phân tử của CSTN từ 105 - 2×106. Tính năng cơ lý, kỹ thuật
của CSTN phụ thuộc nhiều vào cấu tạo hóa học cũng như khối lượng phân tử
của nó. CSTN được biết tới bởi độ đàn hồi cao, độ bền kéo và bền xé rách cao.
Nhưng CSTN không bền với ánh sáng mặt trời, oxy và ozon, phân huỷ nhiệt, dầu
và các loại nhiên liệu [1].
CSTN dạng latex là một chất lỏng phức hợp chứa: cao su, nước, muối
khoáng, axit, gluxit, hợp chất phenolic, ankaloit, chất màu, enzym... Theo tính
toán thì có 90% hạt latex có đường kính dưới 0,5μm. Tỷ trọng của latex
khoảng 0,97, kết quả đó được tính từ tỷ trọng của cao su là 0,92 và của serum
là 1,02. Độ nhớt latex tươi có 35% cao su là từ 12-15 cP. Sức căng mặt ngoài
của latex từ 30-40% cao su là khoảng 38-40 dynes/cm2, trong khi sức căng
mặt ngoài của nước tinh khiết là 73 dynes/cm2. Chính lipit và dẫn xuất là
nguyên nhân ảnh hưởng mạnh đến sức căng mặt ngoài của latex.
Ở Việt Nam, amoniac là chất được dùng phổ biến trong quá trình chế
biến latex, chủ yếu nó có tác dụng sát trùng và tạo môi trường kiềm làm cho
latex không chịu ảnh hưởng bởi điểm đẳng điện của nó. Mặt khác amoniac
cũng tác dụng với các thành phần phi cao su trong latex, chẳng hạn nó có xu
hướng gây ra sự hydraxit hóa khởi đầu ở protein và lipit.
6


Điểm đẳng điện của protein latex tương đương pH= 4,7. Với các giá trị
pH> 4,7 dạng tồn tại H2N-Pr-COO- chiếm ưu thế và các hạt mang điện tích

âm. Ngược lại khi pH< 4,7 thì dạng +NH3-Pr-COOH chiếm ưu thế và hạt latex
mang điện tích dương:
COOH
Pr
H¹t
NH3
cao su P C
OO
r
H
NH
3

pH < 4,7
d-¬ng ®iÖn

COO

COO

Pr
H¹t
NH2
cao su P C
OO
r
NH

Pr
H¹t

NH3
cao su P C
OO
r
NH

2

3

pH > 4,7
©m ®iÖn

pH = 4,7
trung hßa

1.2.2. Cao su clopren
Cao su clopren

H

H

Cl

H

C

C

C

C

o

(Polycloropren - CR): Tg ≈ -50 C

H

H

Cao su clopren hay neopren là một trong những cao su tổng hợp đầu
tiên được sản xuất. Chúng có tính chất cơ học tuyệt vời, hơn hẳn CSTN bởi
quá trình kết tinh khi kéo. Tuy nhiên, quá trình kết tinh có thể không tốt nếu
vật liệu ở trong môi trường nhiệt độ thấp trong thời gian kéo dài.
Do bản chất phân cực tự nhiên (gây ra bởi nguyên tử Cl có độ âm điện
lớn), CR khá bền dầu mỡ. Chúng cũng có khả năng chống cháy và bền với
ozon và thời tiết nên được ứng dụng làm ống dẫn nhiên liệu, vỏ cáp, ủng bảo
vệ, đệm gối cầu, chất tạo màng, keo dán… [1].
1.2.3. Cao su acrylonitril-butadien
Cao su acrylonitril-butadien hay cao su nitril - một copolyme với 2050% acrylonitril - được sản xuất với mục đích chính là bền dầu mỡ, dung môi
(do có nhóm CN phân cực).
Cao su acrylonitril-butadien (NBR): Tg ≈ -56 ÷ -22
7


AN

B

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

C

H

C

H

H

N

NBR có độ bền già hoá khá tốt, bền mài mòn cao. Tuy nhiên, độ bền
ozon và thời tiết không tốt lắm. Nếu cao su nitril có thêm 2-10% nhóm
COOH sẽ làm tăng độ bền ozon, độ linh động ở nhiệt độ thấp, độ bền mài
mòn, độ bền thời tiết. Vật liệu này được gọi là cao su nitril carboxyl hoá.
NBR và PVC có thể trộn hợp tạo thành vật liệu tổ hợp đồng thể hay dị thể
(polyme alloy). Với 30% PVC có thể tăng độ bền ozon và khả năng dễ dàng
gia công, tăng khả năng chống cháy
Ứng dụng: làm ống dẫn nhiên liệu, đệm, băng tải, dây curoa, lô máy
in...[1].
1.2.4. Cao su blend
Vật liệu cao su blend là vật liệu được cấu thành từ hai hoặc nhiều cao
su hoặc cao su với nhựa nhiệt dẻo. Thông qua đó có thể tối ưu hóa về mặt tính
năng cơ lý và giá thành cho mục đích sử dụng nhất định. Trong nghiên cứu
vật liệu cao su blend người ta quan tâm tới khái niệm sự tương h p- mô tả sự
tạo thành một pha tổ hợp ổn định và đồng thể từ hai hay nhiều loại cao su,
nhựa thành phần.
Ở một số loại polyme blend, các cấu tử có thể tự hòa trộn vào nhau tới
mức độ phân tử và cấu trúc này tồn tại ở trạng thái cân bằng, người ta gọi
những hệ này là những hệ tương hợp về mặt nhiệt động học. Cũng có những
hệ khác mà trong đó tính tương hợp được tạo thành nhờ những biện pháp gia
công nhất định, chúng được gọi là những hệ tương hợp về mặt kỹ thuật.
Những tổ hợp polyme trong đó tồn tại những pha khác nhau dù rất nhỏ
(micro) gọi là tổ hợp không tương hợp.
8

Tính chất của vật liệu polyme blend được quyết định bởi sự tương hợp
của các polyme trong tổ hợp. Từ những kết quả nghiên cứu người ta chỉ ra
rằng sự tương hợp của các polyme phụ thuộc vào các yếu tố sau:
 Bản chất hóa học và cấu trúc phân tử của các polyme
 Khối lượng phân tử và sự phân bố của khối lượng phân tử
 Tỷ lệ các cấu tử trong tổ hợp
 Năng lượng bám dính ngoại phân tử
 Nhiệt độ.
Còn tính chất các tổ hợp không tương hợp phụ thuộc vào:
 Sự phân bố pha
 Kích thước hạt
 Loại bám dính pha.
Kinh nghiệm thực tế cho thấy rằng, các polyme có bản chất hóa học
giống nhau sẽ dễ phối hợp với nhau, những polyme khác nhau về cấu tạo hóa
học hoặc độ phân cực sẽ khó trộn hợp với nhau. Trong trường hợp này cần
phải dùng các chất tương hợp (trợ tương hợp). Thực tế để tăng độ tương hợp
cũng như khả năng trộn hợp của các polyme người ta dùng các chất làm tăng
khả năng tương hợp như các copolyme, chất hoạt động bề mặt bên cạnh việc
chọn chế độ chuẩn bị và gia công thích hợp cho từng loại tổ hợp thông qua
việc khảo sát tính lưu biến của tổ hợp vật liệu [3].
Như đã trình bày ở trên, mỗi loại cao su có những ưu điểm nhất định:
CSTN có tính chất cơ lý tốt, nhưng không bền dầu mỡ, ngược lại cao su
NBR chịu dầu tốt nhưng tính chất cơ lý kém hơn nhiều so với CSTN. Vì
vậy, để cải thiện khả năng bền dầu của CSTN cũng như tính chất của NBR
người ta đã chế tạo blend từ hai loại cao su này. Chakrit Sirisinha và các cộng
sự đã nghiên cứu chế tạo vật liệu trộn hợp của CSTN với cao su nitril
butadien (NBR). Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng ở tỷ lệ thành phần
CSTN/NBR bằng 20/80, độ bền dầu của vật liệu phụ thuộc mạnh vào cấu

9


trúc hình thái học của blend. Độ bền dầu của blend càng cao khi pha CSTN
càng phân tán nhỏ trong pha NBR [4]. Ngoài nghiên cứu khả năng chịu dầu
của hệ NBR/CSTN, gần đây nhóm nghiên cứu K.G. Princy và các cộng sự đã
chứng minh được hệ blend CSTN/NBR tương ứng 20/80 có độ dẫn điện cao
nhất trong số các hệ blend của NBR với CSTN, EPDM và PVC [5].
Gần đây, tổ hợp của NR/CR đã được nghiên cứu rộng rãi [6, 117], sự
kết hợp của CR vào NR giúp cải thiện độ chịu dầu và kháng nhiệt của NR.
Nhóm tác giả Won-Sool, Park. Dong-Ryul, đã khảo sát ảnh hưởng của hàm
lượng CR tới tính chất của CSTN trong khoảng 3-21%. Họ dã xác định được
rằng năng lượng kích hoạt lưu hóa được giữ không đổi ở 77,5  2,5 kcal/mol
thì tốc độ lưu hóa giảm khi tăng hàm lượng CR. Độ bền kéo đứt cũng giảm
tuyến tính khi tăng hàm lượng CR và giảm mạnh ở hàm lượng lớn hơn 21%.
Cũng bởi sự khác biệt về cấu trúc phân tử cũng như độ phân cực, CSTN và
CR không tương hợp với nhau nên khi phối trộn hai loại cao su này sự tương
tác bề mặt rất yếu, tạo thành hai pha riêng biệt. Khi hàm lượng CR vượt 21%
đồng nghĩa với bề mặt phân pha đạt lớn nhất, các tính năng cơ lý giảm mạnh
[6].
1.3. Giới thiệu về ống nano cacbon
Ống nano cacbon (carbon nanotube - CNT) có cấu trúc dạng chuỗi các
phân tử nhỏ bé của fulleren. Trong đó các nguyên tử cacbon sắp xếp với nhau
dạng hình 6 cạnh trong các ống có kích thước rất nhỏ, đường kính của các
ống nano cacbon có kích thước từ vài A0 đến trên hàng chục nanomet, song
có chiều dài cỡ vài micromet. Có thể đơn giản hóa khi coi CNT có dạng hình
trụ một trục gồm các ống rỗng được tạo thành từ các tấm graphen cuốn quanh
trục và được đóng lại ở hai đầu bằng các bán cầu fulleren.

Hình 1.1. Cơ chế cuộn tấm hình thành CNT từ graphen

10


Bản chất của liên kết trong ống CNT được giải thích bởi hóa học lượng
tử, cụ thể là sự xen phủ obital. Trạng thái lai hóa của nguyên tử cacbon trong
CNT là sp2, mỗi nguyên tử cacbon liên kết với 3 nguyên tử lân cận, cấu trúc
liên kết lục giác này mạnh hơn liên kết sp3 trong kim cương tạo cho CNT độ
cứng đặc biệt [7].
Dựa vào đặc tính đơn tường hay đa tường của tấm graphen ta có thể chia
CNT thành 2 loại:
+ Ống nano cacbon đơn tường (Single Wall Nanotube - SWCNT) là
tấm graphen dài có độ dày một nguyên tử, được cuộn lại thành một hình trụ
liền và được gắn kín hai đầu bằng hai bán cầu fulleren có cùng đường kính.
+ Ống nano cacbon đa tường (Multi Wall Nanotube-MWCNT) là một
tập hợp các SWCNT đồng trục với đường kính khác nhau. Chiều dài và
đường kính của các cấu trúc này khác nhiều so với các SWCNT và các tính
chất của chúng cũng khác nhau [8-10].

Hình 1.2. Ảnh mô phỏng của ống nano cacbon đơn tường (a) và đa tường (b)
- Tính chất cơ học:
Modul Young của CNT được quan sát là hằng số khoảng 1 TPa nếu
đường kính ống là đủ lớn, ngoài ra độ bền kéo khoảng 11- 63 GPa, mật độ
khoảng 2,6 g/cm3 đối với MWCNT và 1,4 g/cm3 đối với SWCNT. Trong khi
đó modul Young của thép chỉ cỡ 300 GPa, độ bền kéo chỉ đạt 2 GPa [11].
- Tính chất nhiệt:
Nói chung, độ dẫn nhiệt của bó CNT đơn lẻ ở nhiệt độ phòng khoảng
11


1800 - 6000W/mK. Trong khi đồng (Cu) vốn được biết đến là một kim loại

dẫn nhiệt tốt thì chỉ truyền 385 W/mK. Sở dĩ đạt được giá trị cao như vậy,
theo giả thiết của họ, là photon có quãng đường tự do trung bình lớn, ít bị
tán xạ hơn [12, 13].
- Tính chất điện- điện tử:
Điện trở của CNT không phụ thuộc vào chiều dài ống vì quãng đường
chuyển động tự do trung bình của điện tử dài hơn bản thân ống nhiều lần. Các
electron di chuyển thông qua các hầm cộng hưởng giữa các mức năng lượng
không liên tục của ống nano và dịch chuyển quá chiều dài mở rộng của ống.
Độ dẫn điện của CNT được dự đoán rất cao bởi vì trong cấu trúc một chiều,
photon rất khó để tán xạ nghĩa là điện tử chỉ chuyển động dọc theo trục ống.
Độ dẫn điện tối đa của một SWCNT là 2G0, với G0 = 2e2/h = (12,9 kΩ)-1 =
7,5μS là độ dẫn của một lượng tử đạn đạo duy nhất [14- 15].
- Tính chất hóa học:
So với graphen thì CNT hoạt động hóa học mạnh hơn. Có thể dùng
những tác nhân oxy hóa mạnh để oxy hóa đầu ống và phá hủy lớp vỏ ngoài,
do cấu trúc ngũ giác của nguyên tử cacbon trong CNT không bền vững.
Việc gắn các nhóm chức lên bề mặt CNT có thể biến đổi tính chất dẫn điện
của ống nano cacbon. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, CNT có đường kính
càng nhỏ thì khả năng hoạt động hóa học càng mạnh. Song do ảnh hưởng
của hiệu ứng kích thước và hiệu ứng bề mặt của vật liệu nano nên các hạt
CNT kích thước nhỏ rất dễ bị kết tụ. Sự kết tụ này làm giảm khả năng hoạt
động của CNT khiến CNT không thể hiện được nhiều tính chất ưu việt vốn
có. Vì vậy, vấn đề quan trọng là làm thế nào để tách bó CNT thành các ống
riêng rẽ.
- Tính chất phát xạ điện tử trường
CNT có thể xem như một dây dẫn điện có đường kính cực nhỏ, thuận
lợi cho các ứng dụng trong điện tử hay quang điện tử. Hình dạng ống lại
dẫn đến một tính chất đặc biệt quan trọng là sự truyền điện đạn đạo trong
12

đó electron chuyển động thẳng theo một phương hướng nhất định, không bị
vướng mắc và không có sự va chạm đến các nguyên tử của vật liệu. Không
chỉ truyền điện với tốc độ cao hơn, CNT còn có thể phát hiện những thay
đổi về điện tích gấp khoảng 70 lần so với bóng bán dẫn silicon [16, 17].
1.4. Tình hình nghiên cứu sử dụng CNT trong chế tạo vật liệu polyme
nanocompozit
1.4.1. Phương pháp biến tính bề mặt ống nano cacbon
Việc biến tính bề mặt CNT đã được thăm dò rộng rãi với sự mong đợi
rằng, bằng việc thay đổi cấu trúc bề mặt CNT sẽ thúc đẩy sự ổn định phân
tán và cải thiện sự trộn lẫn của CNT với các vật liệu nền bằng cách tăng
cường sự tương tác bề mặt qua liên kết hóa học. Thực chất, việc biến tính
vật liệu CNT là sự biến đổi các đặc tính của vật liệu cho phù hợp với các
yêu cầu ứng dụng. Về mặt lý thuyết, để biến tính vật liệu, có thể dùng các
giải pháp: cơ, lý, hóa. Tuy nhiên hiện nay việc biến tính CNT chủ yếu là
tập trung vào việc xử lý hóa học bề mặt của nó. Trên thế giới đang có rất
nhiều nhóm nghiên cứu thực hiện việc biến tính CNT và vì thế cũng có rất
nhiều phương pháp biến tính CNT khác nhau. Trong những năm vừa qua
các nhà khoa học tập trung vào 4 phương pháp biến tính chủ yếu được mô
tả như hình vẽ dưới đây [18- 21]:

Hình 1.3. Các phương pháp biến tính bề mặt CNT [14]
13


1.4.1.1. Phương pháp biến tính bao gói phân tử
Trong phương pháp biến tính bao gói phân tử (endohedral
functionalization), các nguyên tử hay phân tử được lưu trong khoang bên
trong của CNT bằng hiệu ứng mao dẫn. Sự kết hợp này đặc biệt hữu ích để
tích hợp các tính chất của hai thành phần vật liệu lai có thể sử dụng trong

các ứng dụng chẳng hạn như chất xúc tác, vận chuyển thuốc [22, 23], lưu
trữ năng lượng, công nghệ nano và thiết bị quy mô phân tử [24, 25]. Đối
với chất lỏng, góc tiếp xúc với CNT phải nhỏ hơn 90 0 và với sức căng bề
mặt  180 mN/M có thể làm ẩm khoang bên trong một ống CNT ở áp suất
khí quyển. Các phân tử ở kích thước nanomet như oxit kim loại, cacbua
kim loại cũng như kim loại quý như Au, Pt cũng có thể chui vào trong
khoang của CNT mặc dù oxit kim loại cũng như cacbua kim loại có sức
căng bề mặt thấp hơn kim loại nguyên chất. Với MWCNT đường kính bên
trong từ 2-10 nm, các phân tử sinh học như caroten [26] hoặc protein
(lactamase) đã được đưa thành công vào khoang [27]. Ngay cả sự trùng
hợp của polyme dẫn điện bên trong CNT cũng đã được thực hiện [28]. Tuy
nhiên phương pháp này không mang nhiều ý nghĩa với công nghệ chế tạo
vật liệu cao su nanocompozit.
1.4.1.2. Chức hóa bằng cách tạo khuyết tật trên thành ống nano cacbon
- Làm sạch CNT:
Để tiến hành phương pháp chức hóa tạo khuyết tật trên thành ống
(defect functionalization), trước hết CNT cần được làm sạch để loại bỏ tạp
chất cacbon vô định hình cũng như oxit kim loại trong quá trình chế tạo.
Nhóm tác giả [29] đã tiến hành làm sạch bằng cách lấy 15mg CNT khuấy trộn
trong 30ml DMF, thực hiện rung siêu âm trong 120 phút với công suất 125W.
Khảo sát phổ Raman thu được tỉ lệ ID/IG thay đổi từ 1,2 đến 1,5 cho thấy đã có
sự phá vỡ nhất định thành ống để tăng cường độ dải D (vùng khuyết tật). Kết
quả làm sạch có thể nhận thấy rõ qua hình ảnh FESEM, CNT ngâm trong
14


DMF không thấy sự tụ đám thành các “búi”. Đây cũng là điều kiện thuận lợi
khi tiếp xúc với tác nhân oxy hóa.

Hình 1.4. Ảnh FESEM của CNT (a) và CNT àm sạch bằng DMF (b)

Có nhiều phương pháp khác cũng được áp dụng để làm sạch bề mặt
CNT chẳng hạn như: để loại bỏ cacbon vô định hình, MWCNT được làm
nóng 15 phút ở 400oC trong lò nung [30, 31]. Ngoài ra CNT còn được làm
sạch bề mặt bằng cách sử dụng HNO3 [32], H2O2 [33] trong điều kiện phản
ứng êm dịu.
- Oxy hóa bề mặt CNT:
Biến đổi khuyết tật của CNT hay nói cách khác đó là quá trình sử
dụng các tác nhân oxy hóa để làm phá hủy lớp ngoài và đầu hình trụ của
MWCNT. Tác nhân oxy hóa có thể sử dụng HNO 3, H2SO4/HNO3 (3:1), O3,
H2SO4/H2O2 (7:3), H2SO4/KMnO4 , HNO3/ H2O2 ... tuy nhiên hệ tác nhân
này thường gây đứt gẫy tại nhiều nguyên tử cacbon, gây ra các điểm
khuyết tật trên bề mặt CNT [34- 37], có thể gây ra sự suy giảm tính chất
của vật liệu. Người ta cũng có thể sử dụng tác nhân oxy hóa nhẹ nhàng
trong điều kiện êm dịu hơn như H 2O2 hoặc H2O2/NH3 (1:1) [38, 39] để
tránh sự phá hủy trên. Sản phẩm thu được là CNT được gắn thêm các nhóm
chức hữu cơ như OH, COOH, ký hiệu là CNT-COOH.

15


Hình 1.5. Phổ FTIR của CNT-COOH tạo thành bởi các tác nhân khác nhau
Trên phổ FTIR của CNT-COOH xuất hiện các pic đặc trưng của các
nhóm chức OH (3500 cm-1), CO (1730 cm-1). Hiệu quả oxy hóa cũng được so
sánh cụ thể trong tài liệu [40- 43], trong đó các tác nhân KMnO4,
H2SO4/HNO3, HNO3 oxy hóa mạnh mẽ, hàm lượng nhóm COOH đính vào
cao (hình 1.6a).
Kết quả oxy hóa bề mặt CNT còn được kiểm chứng bởi khả năng phân
tán trong dung môi. Hình 1.6b cho thấy CNT hoàn toàn không tan trong nước,
còn CNT-COOH tạo huyền phù với nước thậm chí sau rung siêu âm 10 giờ.
(b)

Hình 1.6. Hiệu quả oxy hóa bề mặt của một số tác nhân oxy hóa [44] và sự
phân tán của CNT(b) và CNT-oxy hóa trong nước sau khi rung siêu âm
16


- Phản ứng của CNT-oxy hóa:
Sự xuất hiện nhóm chức hữu cơ làm cho CNT-COOH có khả năng phản
ứng đa dạng, có thể phản ứng trực tiếp với ancol hoặc amin. Nhóm tác giả [45] đã
thực hiện phản ứng este hóa giữa CNT-COOH với octadecanol, polyetylen
glycol, phenol, dodecyl amin có mặt xúc tác H2SO4... T. Ramanathan và cộng sự
cũng tiến hành phản ứng giữa CNT-COOH với etylendiamin [46].
Silan là nhóm hợp chất được sử dụng nhiều trong biến tính bề mặt
CNT. Nhóm tác giả F. Avilés đã tiến hành phản ứng ghép nối với 3aminopropyltrietoxysilan lên bề mặt CNT. Trên phổ FTIR xuất hiện pic
cường độ mạnh ở vùng 817 cm-1 của liên kết Si-OH, pic dao động ở 1160 và
655 cm-1 lần lượt tương ứng với dao động của nhóm Si-O-C và Si-CH2, chứng
tỏ phản ứng đã ghép nối thành công [37]. Trong một nghiên cứu khác,
metacryloxy propyl trimetoxy silan (MPTMS) được thủy phân trong
NaOH/etanol trước khi tiến hành ghép nối với CNT-COOH trong 4 giờ ở 65700C theo phương trình dưới đây:
OCH3
O CH3
OH + CH3O Si (CH2)3 O C C =CH2 + H2O
OCH3
CNT

OCH3

O CH3
O Si (CH2)3 O C C =CH2
OCH3

MPTMS

Kết quả phổ FTIR thấy sự xuất hiện của các pic tại 794 cm-1 và 919 cm-1
là đặc trưng cho (Si-OH), pic trong vùng 2800-2900 cm-1 là dao động  C-H
tương ứng với chuỗi propyl, pic có cường độ mạnh tại 1045 cm-1 và 1111cm-1
ứng với sự tương tác Si-O-Si. Kết quả trên ảnh SEM cũng cho thấy CNT
thường tụ đám thành các khối và sau biến tính đã giảm hẳn sự tụ đám đó,
đồng thời kích thước CNT cũng gia tăng đáng kể từ 11 lên 26 nm [47].
Tuy nhiên hiệu suất phản ứng este hóa này thường không cao vì phản
ứng theo cơ chế SN2(CO) vẫn phần nào đó có xu hướng thuận nghịch, do vậy
người ta có thể thực hiện tiếp chuỗi phản ứng với SOCl 2 để chuyển hóa thành
17


nhóm axylcloua COCl (như mô tả trong hình 1.7 dưới đây) làm tăng mật độ
điện tích dương ở nguyên tử cacbon cacbonyl, hiệu suất có thể lên tới 86%
trong nhiều trường hợp.

Hình 1.7. Sơ đồ amit và este hóa bề mặt CNT
Nhóm tác giả [48] đã thực hiện gắn nhóm dodecylamin (DDA) và 3aminopropyl trietoxysilan (ATS) bằng phản ứng này. Kết quả cho thấy có
khoảng 34,83% nhóm DDA và 19,72% nhóm ATS đã được gắn thành công.
M. Abdel Salam cùng cộng sự thực hiện biến tính CNT với octadecylamin
(ODA), kết quả thu được khoảng 39% khối lượng phân tử được đính vào là
nhóm chức hữu cơ, diện tích bề mặt bị chiếm đóng bởi mỗi phân tử ODA có
thể tương đương với 4,75 x 10- 20 m2/ phân tử. CNT-ODA cũng được khảo
sát khả năng phân tán trong nước, metanol, diclometan: các kết quả nghiên
cứu cho thấy đối với dung môi phân cực thì CNT hoàn toàn kị nước nên
không tan và lắng xuống đáy, CNT-ODA được gắn nhóm chức hữu cơ phân
cực nên thậm chí với hexan và diclometan là những dung môi không phân cực

cũng có thể bị hòa tan [49].
18


Phản ứng ghép nối không chỉ xảy ra dễ dàng với amin bậc 1, trong bài
báo của Hamid Reza Lotfi Zadeh Zhad, amin dị vòng dipyridile amin đã được
ghép nối thành công lên bề mặt CNT axyl hóa. Phổ FT-IR của CNT-COOH
xuất hiện pic 1735 cm−1 đặc trưng cho nhóm C=O, trong khi trên phổ FTIR
của CNT-NH2 xuất hiện thêm pic đặc trưng cho dao động đối xứng và bất đối
xứng của liên kết C-N và N-H ở 1348 và 1584 cm−1 [50].
Axyl hóa ngoài sử dụng tác nhân SOCl2 còn có thể dùng (COCl)2 [51,
52] như đối với quá trình thực hiện tổng hợp MWCNT-benzimidazole:

Trong biểu đồ TGA của MWCNT-Amide và MWCNT-benzimidazole
có thể quan sát được hai sự khác biệt phân tách rõ ràng. Pic phân hủy mạnh
thứ nhất (dưới 360oC) có thể được gán cho amin thơm và benzimidazole của
MWCNT- amide và MWCNT-benzimidazole tương ứng, trong khi pic phân
hủy mạnh nhất thứ hai ở vùng trên 440oC tương ứng với sự so sánh với pic
phân hủy của MWCNT- COOH. Từ kết quả tổn hao khối lượng cho thấy hàm
lượng COOH ở 360oC được gắn khoảng 0,88% còn hàm lượng nhóm chức
hữu cơ được biến tính bởi 1, 2-phenylenediamin và benzimidazole của
MWCNT-amide và MWCNT-benzimidazole ở 360oC tương ứng là khoảng
19% và 11,4%.
Một điều khá lý thú là từ những phản ứng ghép nối theo kiểu này lại
xuất hiện thêm một khả năng ghép cộng hóa trị nữa với một polyme gọi là
“grafting to”. Đây là một phản ứng hóa học thuần túy thông thường khác hẳn
với phương pháp “grafting from” sử dụng trùng hợp in-situ để tạo các chuỗi
polyme liên kết với bề mặt CNT, do vậy mật độ ghép lên tới 85 mg/m2 cao hơn
19

hẳn so với phương pháp “grafting to” (chỉ khoảng 1 mg/m2). Phương pháp
“grafting to” cho phép ghép

các phân tử phức tạp

như poly

(propionylethylenimine-co-ethylenimine), poly(styrene-co-aminomethylstyrene),
poly(styrene-co-p-(4-(40-vinylphenyl)-3-oxabutanol))

và

poly(styrene-

cohydroxymethylstyrene) hoặc các phân tử sinh học như: DNA, polysaccarit,
protein ứng dụng để chế tạo các vật liệu tương thích sinh học, cảm biến,
sensor...
Ren-Shen Lee sử dụng 1 gam CNT được gắn nhóm axyl cloua rồi tiến
hành phản ứng với etylenglycol trong 48 giờ ở 120oC dưới khí quyển nitơ thu
được 1,26g CNT-OH. Tiếp tục cho 0,2g CNT-OH hòa tan trong DMF khan
bổ sung thêm 3% khối lượng SnOct2 và  -caprolactam, phản ứng diễn ra
trong 24h ở 1400C:

Kết quả TGA cho thấy, có khoảng 34% khối lượng caprolactam được
đính vào, CNT-g-PCL phân tán kém trong THF nhưng không thấy hiện tượng
sa lắng khi phân tán trong CHCl3 [53]. Bin Zhao cũng tiến hành ghép cộng
hóa trị poly (aminobenzene sulfonic acid) (PABS) và polyetylen glycol (PEG)
lên bề mặt CNT-axyl clorua. Có đến 30% PABS và 71% PEG đã được ghép
nối thành công. Kết quả AFM cho thấy, nếu như CNT-COOH có chiều dài

890 nm với đường kính 5,04 nm, thì chiều dài của SWNT-PABS cỡ 510 nm,
đường kính cỡ 4,2 nm. Có khoảng 63% SWNT-PABS có chiều dài ngắn hơn
500 nm, và 11% ống có chiều dài hơn 1µm, 82% ống SWNT-PABS có
đường kính lớn hơn 6 nm. Trong khi đó chiều dài và đường kính SWNT-PEG
tương ứng 580 và 4,3 nm [54].
20


1.4.1.3. Chức hóa bằng cách ghép nhóm chức trực tiếp với thành ống
Phương pháp ghép nhóm chức trực tiếp lên thành ống (sidewall
functionalization) dựa trên việc ghép liên kết cộng hóa trị của các nhóm chức
với thành ống nano. Các biến đổi liên kết cộng hóa trị được gắn liền với sự
thay đổi trạng thái lai hóa của nguyên tử cacbon từ sp 2 thành sp3 và không
kèm theo sự phá hủy cấu trúc ban đầu của CNT.

Hình 1.8. Một số phản ứng gắn nhóm chức ên bề mặt CNT[14]
- Phản ứng ha ogen hóa
Phản ứng fluor hóa trong khoảng nhiệt độ 150-325oC đã được
Margrave và cộng sự báo cáo vào năm 2002. Các nguyên tử flo này dễ dàng
21


bị thay thế trong phản ứng thế nucleophin bởi hợp chất cơ liti và hợp chất cơ
magie. Có đến 15% số nguyên tử cacbon trên thành ống được gắn thêm gốc
hữu cơ. Hơn nữa, bằng cách sử dụng một tác nhân chứa 2 nhóm chức chẳng
hạn  ,  - diamin với một chuỗi cacbon đủ dài, các ống nano có thể được liên
kết đồng hóa trị ngang với nhau [55].
- Phản ứng đóng vòng
Cấu trúc của CNT gồm các liên kết π liên hợp do vậy phù hợp với nhiều
kiểu đóng vòng khác nhau. Phản ứng đóng vòng [2+1] sử dụng cacben được tạo

thành từ hỗn hợp cloroform/ NaOH đã được Haddon đề xuất [56]. Một kiểu tạo
vòng [2+1] khác được đề xuất bởi Hirsch sử dụng nitren, sản phẩm ghép vòng
của các ống nano cacbon có thể hòa tan dễ dàng trong dimetylsulfoxide hoặc
1,2-diclorobenzen [57]. Phản ứng đóng vòng Diels-Alder [4+2] cũng được
Langa nghiên cứu khi cho SWCNT phản ứng với o- quinodimethane có bổ sung
4,5-benzo-1,2-oxathiin-2-oxide dưới chiếu xạ vi sóng [58].
Một phương pháp ghép vòng đơn giản khác được phát triển bởi Prato:
ion lưỡng cực 1,3 - một ylide azomethine được tạo bằng phản ứng khử nhóm
cacboxyl của các muối amoni thu được bằng cách ngưng tụ của α- aminoaxit
và hợp chất cacbonyl ở 130oC trong 5 ngày:
CH3
N
H
N

O
+ CH2O
OH

N

CNT

CNT

-CO2
-H2O

N
CH3

- Phản ứng cộng gốc
Được sử dụng để thêm nhóm ankyl hoặc aryl lên thành CNT. Gốc
phenyl thu được từ sự phân hủy của benzoylperoxit, và đem tiến hành phản
ứng với ankyl iodua thì thu được gốc ankyl, dễ dàng phản ứng với CNT [59]:

22


O
O

2CO2 + 2Ph

O

O
2Ph + RI

PhI + R
R

CNT

R

CNT

Các gốc thơm khác cũng có thể được sinh ra từ muối diazoni theo hai
phương trình sau đây:

R

OH
R

N N

N N O N N

R

N N O

R

N N

R

-N2

R

+

O N N

RO
R

N N

R

N N OR

-N2

R

+

R

OR

Cũng từ muối diazoni này, Phan Ngọc Minh và các cộng sự lại tiến
hành ghép nối trực tiếp lên thành CNT. Phản ứng cần được duy trì ở 0-50C
trong điều kiện pH=1-2 để tạo ion diazoni rồi khuấy ở nhiệt độ phòng với
CNT đến khi không thấy thoát khí N2:
H2N-C6H4-NH2 + NaNO2 + HCl 
  Cl(  N  N-C6H4-NH2) + NaCl + H2O
CNT +  Cl(  N  N-C6H4-NH2) 
 CNT-C6H4-NH2 + HCl + N2
Trên phổ tán xạ Raman của CNT-C6H4-NH2 có thể nhận thấy hai
vùng phổ đặc trưng của đỉnh D (1328,52 cm-1) và đỉnh G (1593,22cm-1).
Kết quả phân tích EDX cho thấy có khoảng 3,84% hàm lượng C6H4NH2 được
đính thành công [60].
1.4.1.4. Biến tính bề mặt CNT bằng cách hấp phụ phân tử khác
Biến tính bề mặt CNT bằng liên kết cộng hóa trị có thể cung cấp các

nhóm chức năng hữu ích, tuy nhiên, những phương pháp này có hai nhược
điểm chính: thứ nhất, trong phản ứng hóa học sự phá hủy lớp vỏ ngoài thành
ống cùng với quá trình rung siêu âm có thể tạo nên khuyết tật mà trong trường
hợp cực đoan CNT có thể được chia thành những phần nhỏ hơn, làm suy thoái
23


nghiêm trọng tính chất cơ học cũng như sự gián đoạn của hệ thống electron π
trong ống nano. Sự gián đoạn của các electron π là bất lợi cho chuyển động
của các electron, gây ra sự tán xạ các phonon, suy giảm tính chất nhiệt và điện
của CNT. Thứ hai, quá trình oxy hóa thường sử dụng các axit đặc không thân
thiện với môi trường. Vì vậy, các nhà khoa học đã dành nhiều nỗ lực để đưa
ra các phương pháp thân thiện môi trường, chi phí thấp và ít thiệt hại đến cấu
trúc CNT. Biến tính bằng cách hấp phụ phân tử là một trong số đó.
Đặc trưng của phương pháp này là tạo liên kết vật lý thông qua tương
tác Van der Waals và tương tác π-π giữa CNT và các chuỗi polyme có chứa
vòng thơm. Bên cạnh đó một số lượng lớn các chất hoạt động bề mặt
(HĐBM) cũng đã được sử dụng. Một số chất HĐBM thường được sử dụng:
- chất HĐBM không ion:

- chất HĐBM cation:

Dodecyltrimethylammonium bromide

tetradecyltrimethylammonium bromide

(DTAB)

(TTAB)

hexadecyl trimethyl ammonium bromide (HTAB)

- chất HĐBM anion:

24


Đặc biệt, một nghiên cứu gần đây cho thấy rằng sự hấp phụ vật lý của
chất HĐBM trên thành ống CNT làm giảm sức căng bề mặt của CNT, hiệu
quả trong việc ngăn ngừa hình thành sự kết khối. Hơn nữa, khi dùng các chất
HĐBM để xử lý CNT thì sẽ khắc phục lực hút Van der Waals bởi hình thành
lực đẩy tĩnh điện và lực đẩy không gian. Hiệu quả của phương pháp này phụ
thuộc rất nhiều vào tính chất hoạt động bề mặt, môi trường hóa học và
polyme nền. Người ta kết luận rằng đối với các polyme tan trong nước như
polyetilenglycol thì những chất HĐBM cation hấp phụ thuận lợi hơn, trong
khi các polyme không tan trong nước như polypropylen lại được thúc đẩy bởi
chất hoạt động bề mặt không ion. Việc biến tính bằng các chất bề mặt không
ion được dựa trên lực hút mạnh mẽ giữa các bề mặt rắn và các đầu hoạt động
của chất HĐBM [61].

Hình 1.9. Cơ chế tác động của chất HĐBM với CNT: tạo mixen hình cầu (a),
bao phủ một nửa ống (b), bao phủ ngẫu nhiên (c)
Theo đề xuất của Strano, các ống nano được tách từ các bó bằng rung
siêu âm trong sự có mặt của chất hoạt động bề mặt. Đầu tiên, năng lượng
của sóng siêu âm cung cấp năng lượng cục bộ tuyệt đối cao, dẫn đến các
đầu kị nước lơ lửng quanh các bó ống CNT (hình 1.10b). Do sự chuyển
25