Hiệu ứng bề mặt ở cấu trúc nano

Hiệu ứng bề mặt ở
cấu trúc nanô
Bám dính (con thch thùng)
Không dính t (hiu ng lá sen)
Dính t (hiu ng lá hoa hng)
Do đóng góp của hiệu ứng bề mặt: các số nguyên tử nằm trên bề mặt sẽ
chiếm tỉ lệ đáng kể so với tổng số nguyên tử
- Tỉ phần bề mặt/thể tích: S/V ~ 1/r lớn
- Năng lượng bề mặt chiếm ưu thế do liên kết bên trong lõi nhỏ
VD: 1g CNT có tổng diện tích bề mặt 1.000 m2
1 g TiO2 có các lỗ nanô tổng diện tích bề mặt 200-500 m2 (sân tennis)
Hiệu ứng bề mặt
Bám dính (con thạch thùng)
Tại sao thạch thùng có thể bám chặt tốt?
Hiệu ứng bề mặt - Sợi “lông” nanô
Sợi lông sắp xếp như
bàn chải đánh răng
Mỗi sợi lông chính tua ra các sợi lông con
4 bàn chân có tất cả
6,5 triệu sợi lông
(dài 200 nm, đường
kính 10-15 nm)
• Bám dính do keo ?
• Ma xát ?
• Móc vào nhau ?
• Lực tĩnh điện ?
• Lực mao quản ?
• Lực hút van der Waals ?
Hiệu ứng bề mặt - Sợi “lông” nanô
• Lực phân tử sinh ra bởi sự phân cực của các
phân tử thành các lưỡng cực điện

• Giảm mạnh theo khoảng cách
• Chỉ tồn tại ở khoảng cách nanômét
• Diện tích tiếp xúc càng nhiều => Lực càng lớn:
diện tích 1cm2 thì lực dính trung bình là 30 kg/cm2
• 6,5 triệu sợi lông có tổng diện tích tiếp xúc có
khả năng chịu được 120 kg
Bài học ứng dụng từ tự nhiên
Bài học ứng dụng từ tự nhiên
Mặt dính nhân tạo polyimide
100 triệu sợi trên một diện tích 1 cm2
Sợi dài 200 µm và đường kính 0,2 µm
Spiderman (người nhện) nặng 40 g bám vào
mặt thủy tinh nhờ mặt dính polyimide 0,5 cm
2
Mặt dính không keo
Chế tạo rôbốt biết leo tường
Bài học ứng dụng từ tự nhiên
Chống trơn, trượt lốp xe
Bài học ứng dụng từ tự nhiên
Máy hút bụi siêu nhỏ
làm sạch hạt bụi miromét trên các chip vi tính
An ninh: Điều tra tội phạm