đề tài công nghệ nano

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA QUẢN TRỊ KINH DOANH BÀI TIỂU LUẬN Đề Tài: CÔNG NGHỆ NANO VÀ ỨNG DỤNG TRONG QUẢN LÝ TP. Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2013 Trường ĐH Tôn Đức Thắng Hệ thống thông tin quản lý Nhóm 5T – Lớp 12QT1R Trang 2 Trường ĐH Tôn Đức Thắng Hệ thống thông tin quản lý Lời mở đầu Công nghệ tạo nên sự phát triển của xã hội đã trải qua quá trình tiến hóa từ khi hình thành xã hội loài người. Hàng triệu năm trước công nguyên, cuộc sống của con người chủ yếu dựa trên công nghệ thô sơ là hái lượm và săn bắn. Từ khoảng 10.000 năm TCN đến thế kỷ thứ 18, loài người sống và làm việc dựa trên nền kinh tế nông nghiệp. Từ năm đầu thế kỷ 19 đến giữa thế kỷ 20 là giai đoạn phát triển của nền công nghiệp thế giới. Giai đoạn từ những năm 1960 đến nay (2010) là giai đoạn phát triển của công nghệ thông tin. Còn hiện nay chúng ta đang bước sang giai đoạn phát triển của công nghệ nano và thực tại ảo đang mang lại những sự thay đổi rất cơ bản trong xã hội loài người. Chúng ta đã bước vào thế kỷ 21 và sự biến động của một thời đại mới đang viết lại các quy luật của sản xuất và kinh doanh. Sự phát triển công nghệ tạo nên sự thay đổi thế giới một cách mạnh mẽ với tốc độ nhanh hơn bao giờ hết. Kinh tế thị trường hiện nay thực chất là một cuộc cạnh tranh làm sao tạo nên lợi nhuận lớn một cách nhanh chóng cùng với việc tối ưu hóa việc quản lý. Vai trò của Hệ thống thông tin quản lý (IMS) trong nền kinh tế quốc dân và sự phát triển của xã hội là cực kỳ to lớn. IMS sẽ còn mang lại nhiều tiện ích trong muôn màu muôn vẻ của cuộc sống văn minh hiện đại trong tương lai. Nhóm 5T – Lớp 12QT1R Trang 3 Trường ĐH Tôn Đức Thắng Hệ thống thông tin quản lý PHẦN 1: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ NANO 1. Xuất phát điểm của 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?". Mười năm sau, sinh viên Eric Drexler nghĩ ra thuật ngữ Nanotechnologie. Năm 1985, 2 nhà nghiên cứu Gerd Bining (Đức) và Heinrich 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. Năm 1990, một nhà nghiên cứu của hãng IBM Don Eigler mới đạt được những thành công từ kỹ thuật NANO, là vẽ lại được biểu tượng của nhiều công ty bằng những dạng vật chất siêu nhỏ, từ kỹ thuật siêu nhỏ. Từ đó NANO xem như được công chúng biết đến. Công nghệ NANO thuộc vào lĩnh vực khoa học và công nghệ ở quy mô NANO của các nguyên tử và phân tử. Những tính chất của vật chất trong lĩnh vực này có thể được quan sát và khảo sát ở quy mô vi mô hoặc vĩ mô và được ứng dụng để phát triển các nguyên liệu, dụng cụ với những chức năng và tính năng mới. Nhiều lĩnh vực của công nghệ NANO vẫn còn trong giai đoạn phát triển ban đầu, nhưng một số ứng dụng đã được thương mại hoá một cách thành công, nhất là trong lĩnh vực của vật liệu polyme mới. 2. NANO là gì? Nano có nghĩa là nanomét (ký hiệu: nm) bằng một phần tỷ mét (1/1.000.000.000 m), một đơn vị đo lường để đo kích thước những vật cực nhỏ. Cơ cấu nhỏ nhất của vật chất là nguyên tử có kích thước: 0,1 nm, phân tử là tập hợp của nhiều nguyên tử: 1 nm, vi khuẩn: 50 nm, hồng huyết cầu: 10.000 nm, tinh trùng: 25.000 nm, sợi tóc: 100.000 nm, đầu cây kim: 1 triệu nm và chiều cao con người: 2 tỷ nm. Vì sự phát triển tiến bộ vượt bậc, ngành khoa học đã nghiên cứu thành công trong công nghệ NaNo, chủ yếu dùng trong lĩnh vực vi điên tử, và một số ngành công nghiệp và công nghệ cao khác. Để ra được một công nghệ siêu siêu nhỏ này dù dạng dung dịch lỏng hay dạng bột, cũng phải qua rất nhiều công đoạn và quy Nhóm 5T – Lớp 12QT1R Trang 4 Trường ĐH Tôn Đức Thắng Hệ thống thông tin quản lý trình từ trên xuống Topdow (gọt nhỏ các phân tử Micro) hay Bottom-up (ghép các nguyên tử hoặc phân tử) Đây chỉ là một số công nghệ cơ bản và ứng dụng hoá học rất ngắn trong đề tài về khoa học và công nghệ Hoá Học NaNo. 3. Tổng quan về vật liệu công nghệ nano Khoa học nano và công nghệ nano là về cơ bản liên quan đến vật liệu chức năng mới hoặc được cải tiến có thể mang lại lợi ích cho con người. Các tài liệu này được gọi là vật liệu công nghệ nano hay vật liệu nano. Có nhiều phương pháp khác nhau để xây dựng các vật liệu nano. Những cách tiếp cận như sau: Giảm vật liệu lớn để cấu trúc nhỏ hoặc kỹ thuật từ trên xuống. Một cách khác để làm điều này là kỹ thuật từ dưới lên . Này được thực hiện bằng cách cho phép các nguyên tử để tự sắp xếp hoặc tự lắp ráp để đến với cấu trúc chức năng ra khỏi thuộc tính tự nhiên của họ. Một phương pháp khác là sử dụng công cụ để giúp các phân tử di chuyển cá nhân. Quá trình này có điều chỉnh xây dựng lớn hơn nhưng mất thời gian và không áp dụng cho sử dụng công nghiệp. Kích thước khác nhau của vật liệu nano Vật liệu nano là những người có thành phần cấu trúc đó có ít nhất một kích thước nhỏ hơn 100 nano mét. Vật liệu nano có kích thước khác nhau, kích thước một hoặc một, hai chiều hoặc hai chiều, và ba vật liệu nano kích thước. Ví dụ về các vật liệu nano với kích thước khác nhau như sau: Một Kích thước • Chất phủ bề mặt • Bề mặt thiết kế • Màng mỏng Kích thước hai • Các ống nano carbon hoặc CNT Nhóm 5T – Lớp 12QT1R Trang 5 Trường ĐH Tôn Đức Thắng Hệ thống thông tin quản lý • Ống nano vô cơ • Biopolymers • Dây nano Kích thước ba • Chấm lượng tử • Hạt nano • Fullerene hay carbon 60 • Dendrimer • Tủa • Chất keo Các ứng dụng của vật liệu công nghệ nano Trong khi một số vật liệu nano vẫn đang trên quá trình đang được phát triển và nghiên cứu tại các phòng thí nghiệm khác nhau trên thế giới, một số trong những vật liệu nano đã được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau trong xã hội. Bạn có thể ngạc nhiên khi thấy một số sản phẩm của nghiên cứu rộng rãi là ngay trong nhà rất của bạn. Các ứng dụng của vật liệu nano được chia thành ba loại: các ứng dụng hiện nay bao gồm mỹ phẩm, công cụ khó khăn, vật liệu tổng hợp, đất sét, và sơn. Ứng dụng ngắn hạn bao gồm các tế bào nhiên liệu, pin, chất xúc tác, sơn, chất phụ gia nhiên liệu, và hiển thị, trong số những người khác. Ứng dụng dài hạn của vật liệu nano bao gồm dầu nhờn, vật liệu từ tính, cấy ghép y tế, gốm sứ machinable, lọc nước, vật liệu tổng hợp ống nano, và phù hợp với cuộc chiến quân sự. Công nghệ nano đề cập đến tất cả các nghiên cứu và nghiên cứu được tiến hành trong phòng thí nghiệm khoa học trước nhằm mục đích để sản xuất vật liệu công nghệ nano để nâng cao điều kiện sống của con người. Công nghệ nano còn được gọi là khoa học về những việc nhỏ hoặc sự phát triển và kỹ thuật của các hệ thống chức năng ở quy mô phân tử. • Ống nano carbon Composite sợi carbon trước đây rất nổi tiếng vì nhẹ, bền, ít bị tác dụng hóa học nếu thay sợi carbon bằng ống nanocarbon chắc chắn sẽ làm vật liệu nhẹ hơn nhiều, được sử dụng trên các phương tiện cần giảm trọng lượng như máy bay… Hiện nay, sợi carbon và các bó ống carbon đa lớp được dùng gia cường cho polymer để điều khiển và nâng cao tính dẫn, dùng làm bao bì chống tĩnh điện hay làm vật liệu cấy vào cơ thể vì carbon dễ tương hợp với xương, mô…, làm các màng lọc cũng như linh kiện quang phi tuyến. Nhóm 5T – Lớp 12QT1R Trang 6 Trường ĐH Tôn Đức Thắng Hệ thống thông tin quản lý Một hướng mới hiện nay là dùng ống nano carbon để gia cường cho polymer nhưng không phải để tạo ra cấu trúc nanocomposite mà để thay đổi tính chất quang điện của polymer. Ví dụ như PPV (m-phenylenevinylene-co-dioctoxy-p- phenylenevinylene) sau khi được gia cường với ống nano carbon, độ dẫn điện tăng lên 8 lần, bền cơ lý hơn PMMA/ống carbon nano được dùng làm kính hiển vi quang học dưới điện trường một chiều áp vào là 0.3kV/mm. Ống nano carbon • Hạt nano Đất sét chứa các hạt nano là loại vật liệu xây dựng lâu đời. Hiện nay, polymer gia cường bằng đất sét (nanoclay) được ứng dụng khá nhiều như dùng trong bộ phận hãm xe hơi. Ngoài ra có thể sử dụng hạt carbon đen có kích thước 10 đến 100 nm để gia cường cho vỏ xe hơi. Polymer/đất sét có thể làm vật liệu chống cháy, ví dụ như một số loại nanocomposite của Nylon 6/silicate, PS/layered silicate…hay vật liệu dẫn điện như Nhóm 5T – Lớp 12QT1R Trang 7 Trường ĐH Tôn Đức Thắng Hệ thống thông tin quản lý nanocomposite PEO/Li-MMT (MMT = Montmorillonite) dùng trong pin, vật liệu phân hủy sinh học như PCL/MMT hay PLA/MMT. Ngoài ra, khi các polymer như ABS, PS, PVA…được gia cường hạt đất sét khác nhau sẽ cải thiện đáng kể tính chất cơ lý của polymer và có những ứng dụng khác nhau như ABS/MMT làm khung xe hơi hay khung máy bay, PMMA/MMT làm kính chắn gió, PVA/MMT làm bao bì… Các hạt nano được sử dụng trong sơn có thể cải thiện đáng kể tính chất như làm cho lớp sơn mỏng hơn, nhẹ hơn, sử dụng trong máy bay nhằm giảm trọng lượng máy bay. Ngoài đất sét ra thì trong vật liệu nanocomposite polymer còn sử dụng các hạt ở kích thước nanomet như hạt CuS, CdS, CdSe…Ví dụ như PVA với hàm lượng hạt CuS (~20nm-12nm) là 15-20% thể tích cho độ dẫn điện cao nhất, trong khi nếu các hạt CuS ở kích thước 10µm, muốn đạt được độ dẫn điện tương ứng thì hàm lượng CuS phải là 40%. Nanocomposite polymer nano CdS, CdSe, ZnO,ZnS còn được sử dụng như những vật liệu cảm quang trong phim, giấy ảnh, mực in, bột photocopy, mực in màu. Nhìn chung, vật liệu nanocomposite có tính chất tốt hơn so với composite thông thường nên có nhiều ứng dụng đặc biệt và hiệu quả hơn. Đây sẽ là lọai vật liệu mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới và hứa hẹn nhiều tiềm năng ứng dụng cao. Nhóm 5T – Lớp 12QT1R Trang 8 Trường ĐH Tôn Đức Thắng Hệ thống thông tin quản lý Hạt nano Nhóm 5T – Lớp 12QT1R Trang 9 Trường ĐH Tôn Đức Thắng Hệ thống thông tin quản lý 4. Ưu điểm và Nhược điểm của Nano Công nghệ nano có ứng dụng rất lớn trong cuộc sống và là một công nghệ triển vọng ngay tại thời điểm hiện tại lẫn tương lai. Nhiều người nghĩ rằng sẽ mang lại nhiều lợi ích cho tất cả những người sẽ được sử dụng nó, không có gì là hoàn hảo và sẽ luôn có những ưu và khuyết điểm về tất cả mọi thứ: • Ưu điểm: Để liệt kê các ưu và nhược điểm của công nghệ nano, chúng ta đầu tiên chạy qua những điều tốt đẹp công nghệ này mang lại: • Công nghệ nano có thể thực sự cách mạng hóa rất nhiều sản phẩm điện tử, thủ tục, và các ứng dụng. Các khu vực được hưởng lợi từ việc phát triển của công nghệ nano khi nói đến sản phẩm điện tử bao gồm nano bóng bán dẫn, điốt nano, màn hình OLED, màn hình plasma, máy tính lượng tử, và nhiều hơn nữa. • Công nghệ nano cũng có thể có lợi cho ngành năng lượng. Sự phát triển của năng lượng hơn sản xuất, năng lượng hấp thụ, và các sản phẩm lưu trữ năng lượng hiệu quả trong các thiết bị nhỏ hơn và hiệu quả hơn là có thể với công nghệ này. Các hạng mục như pin, pin nhiên liệu, và các tế bào năng lượng mặt trời có thể được xây dựng nhỏ hơn nhưng có thể được thực hiện có hiệu quả hơn với công nghệ này. • Một ngành công nghiệp có thể được hưởng lợi từ công nghệ nano là lĩnh vực sản xuất sẽ cần các vật liệu như ống nano, gel khí, hạt nano, và các mặt hàng tương tự khác để sản xuất sản phẩm của mình với. Những vật liệu này thường mạnh hơn, bền hơn và nhẹ hơn so với những người không được sản xuất với sự trợ giúp của công nghệ nano. • Trong thế giới y học, công nghệ nano cũng được xem là một lợi ích từ những có thể giúp tạo ra những gì được gọi là thuốc thông minh . Những giúp đỡ chữa trị người nhanh hơn và không có tác dụng phụ mà thuốc truyền thống khác có. Bạn cũng sẽ thấy rằng việc nghiên cứu công nghệ nano trong y học bây giờ đang tập trung vào các lĩnh vực như tái tạo mô, sửa chữa xương, khả năng miễn dịch và thậm chí cả phương pháp chữa trị cho các bệnh như ung thư chẳng hạn, bệnh tiểu đường, và cuộc sống khác đe dọa bệnh. Nhóm 5T – Lớp 12QT1R Trang 10 [...]... tâm chung với công nghệ nano Công nghệ nano là một trong những khám phá khoa học nóng nhất của thời đại hiện nay Điều này là do công nghệ nano hiện rất nhiều lời hứa rằng tất cả các phương pháp điều trị khác trước khi nó không thể cung cấp Hơn nữa, công nghệ nano cũng thấy ứng dụng trong các lĩnh vực khác ngoài các lĩnh vực nó đã được biết Kết quả là, các lĩnh vực ứng dụng của công nghệ nano cũng đa... rủi ro có thể đi kèm với nó Như vậy, vấn đề an toàn của công nghệ nano với các công dân bình thường và các chuyên gia phải không được bỏ qua bởi vì nó là một trong những cách để làm cho công nghệ này rất an toàn cho bất cứ ai sử dụng chúng Sau đây là một số trong những mối quan tâm chung được thể hiện bởi những người về việc sử dụng công nghệ nano: • Công nghệ nano là một ứng dụng khoa học mới Mặc dù... các hạt nano được sử dụng trong nhiều cách khác nhau như kem chống nắng và thuốc tiêm Vấn đề an toàn với công nghệ nano trong các khu vực này tăng cao bởi vì thao tác như vậy của vấn đề có thể gây ra cho cơ thể phản ứng một cách tiêu cực đến sự hiện diện của các sản phẩm công nghệ nano • Ngoài ra còn có lo ngại rằng môi trường có thể được đặt trong tình trạng nguy hiểm mà các sản phẩm công nghệ nano. .. luận Công nghệ nano giúp ích rất nhiều các lĩnh vực quan trọng trong cuộc sống Nano giúp việc làm tinh gọn, tạo ra các cảm ứng không dây, các biến cảm ứng… trong các hệ thống thông tin quản lý Công nghệ Nano còn tạo nên một bước tiến lớn trong việc sản xuất ra các thiết bị mới mà con người chưa từng nghĩ là sẽ có thể làm được trong tương lai Công nghệ nano là một bước tiến bộ vượt bậc của công nghệ, ... vọng là công nghệ nano sẽ mang lại hạnh phúc cho nhân loại nhiều hơn Hiện tại vẫn còn những điểm không tốt của công nghệ này Nhưng với trình độ phát triển không ngừng của khoa học công nghệ thi những điểm không tốt có thể được khắc phục để hoàn thiện công nghệ này Một công nghệ làm nên cuộc cách mạng trong thế kỷ 21 ! Nhóm 5T – Lớp 12QT1R Trang 25 Trường ĐH Tôn Đức Thắng Hệ thống thông tin quản lý Tài. .. dễ tiếp cận hơn với công nghệ nano • Từ những hạt rất nhỏ, vấn đề thực sự có thể phát sinh từ việc hít phải các hạt phút, giống như các vấn đề một người bị từ hít phải những hạt amiăng phút • Hiện nay, công nghệ nano là rất tốn kém và phát triển nó có thể mất rất nhiều tiền Nó cũng là khá khó khăn để sản xuất, mà có lẽ là lý do tại sao các sản phẩm được thực hiện với công nghệ nano là đắt tiền hơn... nhớ ) Điều này đòi hỏi công nghệ in litô, công nghệ sản xuất và Đo lường học cỡ nano phải có những thay đổi để chế tạo một linh kiện hoạt động phù hợp với dung sai đó Thử so sánh, nếu chip 4004 Intel năm 1971 sử dụng công nghệ có độ phân giải 10.000 nm, thì các con chíp của năm 2007 và 2013 sẽ đòi hỏi công nghệ có độ phân giải 65 nm và 32 nm tương ứng Vì vậy, có thể nói các công nghệ sử dụng hiện nay... vấn đề an toàn với công nghệ nano là việc thiếu một cơ quan giám sát tập trung sẽ xem nó là tất cả các nỗ lực trong lĩnh vực này được tôn giáo theo dõi Như một bằng chứng về điều này, có các tạp chí rất ít và nghiên cứu về các vấn đề an toàn với công nghệ nano chắc chắn làm tăng lo ngại rằng người có thể có trên này ứng dụng công nghệ và tiến bộ 5 Ứng dụng của công nghệ Nano - Khác với các chất độn... liệu và sản phẩm ) 6 Mặt trái của công nghệ nano “Tuy có tương lai tốt đẹp, song công nghệ nano cũng có không ít những tác dụng phụ mà bấy lâu nhiều người đã cố tình lờ đi” - GS Jett Harrow, người Mỹ, chuyên gia công nghệ nano thừa nhận Các nghiên cứu gần đây của nhà độc học Eva Oberdorster thuộc Đại học Southern Methodist tại Dallas cho thấy, chỉ cần thả vài ba phân tử nano vào bể cá cảnh thì sau chưa... loại, đó là vấn đề an toàn liên quan đến ứng dụng của nó chủ yếu là do thực tế là nó là một cái gì đó mà chưa được kiểm tra đầy đủ Một trong những mối quan tâm an toàn với công nghệ nano trong lĩnh vực này liên quan đến việc ứng dụng công nghệ trong lĩnh vực y tế và sức khỏe Một số lo ngại rằng họ có thể gây ra tác dụng có hại thay vì tác dụng có lợi như mong muốn • Bởi vì công nghệ nano liên quan đến . ống nano carbon để gia cường cho polymer nhưng không phải để tạo ra cấu trúc nanocomposite mà để thay đổi tính chất quang điện của polymer. Ví dụ như PPV (m-phenylenevinylene-co-dioctoxy-p- phenylenevinylene). tính NANO trên bề mặt các hạt cỡ micro. - Máy cảm biến NANO thay thế thiết bị bán dẫn, Bê tông NANO thay thế xi măng - giá thành rẻ hơn và không thải ra quá nhiều CO2 trong quá trình sản xuất. -. nghiệp. Kích thước khác nhau của vật liệu nano Vật liệu nano là những người có thành phần cấu trúc đó có ít nhất một kích thước nhỏ hơn 100 nano mét. Vật liệu nano có kích thước khác nhau, kích thước một