Bài tiểu luận vật liệu siêu dẫn công nghệ nano

NGUYỄN THÀNH TRUNG MSSV:06102098 KHOA:ĐIỆN BÀI TIỂU LUẬN VẬT LIỆU SIÊU DẪN-CÔNG NGHỆ NANO ****VẬT LIỆU SIÊU DẪN **** Định nghĩa : Siêu dẫn hiệu ứng vật lý xảy số vật liệu nhiệt độ đủ thấp từ trường đủ nhỏ, đặc trưng điện trở dẫn đến suy giảm nội từ trường (hiệu ứng Meissner) Siêu dẫn tượng lượng tử Trạng thái vật chất không nên nhầm với mô hình lý tưởng dẫn điện hoàn hảo vật lý cổ điển, ví dụ từ thủy động lực học Trong chất siêu dẫn thông thường, siêu dẫn tạo cách tạo lực hút số electron truyền dẫn nảy sinh từ việc trao đổi phonon, làm cho electron dẫn chất siêu dẫn biểu pha siêu lỏng tạo từ cặp electron tương quan Ngoài tồn lớp vật chất, biết đến chất siêu dẫn khác thường, phô bày tính chất siêu dẫn tính chất vật lý trái ngược lý thuyết chất siêu dẫn đơn Đặc biệt, có chất siêu dẫn nhiệt độ cao có tính siêu dẫn nhiệt độ cao lý thuyết thường biết (nhưng thấp nhiều so với nhiệt độ phòng) Hiện chưa có lý thuyết hoàn chỉnh chất siêu dẫn nhiệt độ cao a Siêu dẫn nhiệt độ cao Siêu dẫn nhiệt độ cao, vật lý học, nói đến tượng siêu dẫn có nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn từ vài chục Kelvin trở lên Các tượng khám phá từ thập kỷ 1980 giải thích lý thuyết BCS vốn thành công với chất siêu dẫn cổ điển tìm thấy trước Siêu dẫn ở nhiệt độ cao b Hiệu ứng Meissner Một nam châm nâng mặt vật liệu siêu dẫn nhúng nitơ lỏng lạnh tới −200°C, thể hiệu ứng Meissner Hiệu ứng Meissner hay hiệu ứng Meissner-Ochsenfeld hiệu ứng từ thông bị đẩy hoàn toàn khỏi bên vật siêu dẫn Hiện tượng tượng nghịch từ hoàn hảo Từ thông sinh vật siêu dẫn bù trừ hoàn toàn từ thông môi trường Do đó, từ thông bên vật siêu dẫn Hiện tượng khám phá Walther Meissner Robert Ochsenfeld vào năm 1933 c Lý thuyết BCS Lý thuyết BCS mô hình lý thuyết vi mô ba nhà vật lý John Bardeen, Leon Cooper Robert Schrieffer đưa vào năm 1957 để giải thích tượng siêu dẫn Lý thuyết giải thích thành công tính chất vi mô hệ siêu dẫn nhiệt động lực học hệ Lý thuyết tương thích với mô hình định tính khác "lý thuyết Ginzburg-Landau" Ý tưởng mô hình hệ xuất lực hút điện tử, trạng thái điện tử hệ chất rắn trở nên không bền so với trạng thái mà có xuất cặp điện tử với spin xung lượng trái ngược Lực hút điện tử nguyên nhân tương tác điện tử với mode biến dạng tinh thể mạng (phonon) Ta hình dung, điện tử chuyển động, tương tác với mạng tinh thể làm biến dạng mạng tinh thể điện tử theo sau dễ dàng chuyển động tinh thể Hai điện tử tạo thành cặp điện tử Cooper Từ tương tác điện tử với phonon ta suy lực tương tác hút hiệu dụng hai điện tử Với giả thiết tương tác hút điện tử, phương pháp trường trung bình ta giải mô hình thu kết định lượng John Bardeen, Leon Cooper Robert Schrieffer nhận giải thưởng Nobel vật lý năm 1972 nhờ công trình Tuy nhiên lý thuyết BCS áp dụng cho chất siêu dẫn cổ điển có nhiệt độ trạng thái siêu dẫn thấp Sau phát minh chất siêu dẫn nhiệt độ cao, chưa có lý thuyết hoàn chỉnh giải thích tượng 2.Lịch sử Đối với kim loại nói chung, nhiệt độ cao điện dẫn xuất λ tỉ lệ với nhiệt độ T Ở nhiệt độ thấp, λ tăng nhanh T giảm Nếu kim loại hoàn toàn tinh khiết, nói nguyên tắc T=0 λ tiến tới vô cực, nghĩa điện trở kim lọai dần tiến tới Nếu kim lọai có lẫn tạp chất nhiệt độ thấp (khoảng vài độ K) kim loại có điện trở dư không phụ thuộc nhiệt độ tỉ lệ với nồng độ tạp chất Thực tế đạt tới nhiệt độ T=0 độ K có kim loại nguyên chất hoàn toàn, nên vật thể có điện trở vật dẫn lý tưởng Năm 1911, Heike Kamerlingh Onnes làm thí nghiệm với thủy ngân nhận thấy phụ thuộc điện trở thủy ngân vào nhiệt độ khác hẳn phụ thuộc kim lọai khác Khi nhiệt độ thấp,địên trở thủy ngân không phụ thuộc vào nhiệt độ nữa, phụ thuộc vào nồng độ tạp chất Nếu tiếp tục hạ nhiệt độ xuống tới Tc=4,1 độ K, điện trở đột ngột hạ xuống cách nhảy vọt Hiện tượng nói gọi tượng siêu dẫn, Tc nhiệt độ tới hạn Đến tháng năm 1986 Zurich, hai nhà khoa học Alex Muller Georg Bednorz tình cờ phát chất gốm mà yếu tố cấu thành là: Lantan, Đồng, Bari, Oxit kim loại Chất gốm trở nên siêu dẫn nhiệt độ 35 độ K Một thời gian ngắn sau, nhà khoa học Mỹ lại phát chất gốm tạo thành chất siêu dẫn nhiệt độ tới 98 độ K Ở Việt Nam, nghiên cứu siêu dẫn nhà khoa học Trường đại học Tổng hợp Hà Nội trước đây, Đại học Quốc gia Hà Nội thực khoảng gần hai chục năm qua Các nhà khoa học Việt Nam làm lạnh Nitơ lỏng tạo số vật liệu siêu dẫn thuộc loại rẻ tiền Sự khác biệt vật siêu dẫn vật dẫn điện hoàn hảo Từ trường bên vật dẫn điện hoàn hảo vật siêu dẫn tác động môi trường nhiệt độ phòng nhiệt độ thấp (nhiệt độ nhỏ nhiệt độ Curi) Từ trường bị đẩy khỏi vật siêu dẫn nhiệt độ thấp không phụ thuộc vào trạng thái ban đầu vật liệu siêu dẫn nhiệt độ phòng Trạng thái vật siêu dẫn nhiệt độ thấp trạng thái không thuận nghịch 3.Ứng dụng tượng siêu dẫn • Chuyển tải điện • Đoàn tầu chạy đệm từ • Tạo Máy gia tốc mạnh • Máy đo điện trường xác • Cái ngắt mạch điện từ máy tính điện tử siêu tốc • Máy quét MRI dùng y học 3.1 chuyển tải điện Sự phát triển ngành điện đại, điện vật lý, vật lý lượng cao, tổng hợp nhiệt hạch có điều khiển, công nghệ cao y học nhiều ngành khoa học kỹ thuật khác có không sử dụng rộng rãi thiết trí ứng dụng tượng siêu dẫn Trong thuật ngữ kỹ thuật, vật liệu siêu dẫn chia thành hai loại: Vật liệu siêu dẫn nhiệt độ thấp (VSNT) hoạt động mức nhiệt độ hêli vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao (VSNC) có khả hoạt động cấp nhiệt độ sôi nitơ lỏng (~ 77 K) Trong số nhiều hợp kim hợp chất VSNT có, sau gần bốn mươi năm tiến hành lựa chọn, người ta xác định hai vật liệu đầu bảng hợp kim Nb -Ti biến dạng hợp chất kim loại Nb3Sn, nguyên tắc thoả mãn đòi hỏi chủ yếu ngành điện điện vật lý Chính vật liệu Nb -Ti Nb3Sn nhiệt độ làm việc từ 1, đến K thực tế đảm bảo mức yêu cầu toàn dải từ trường mật độ dòng làm việc thiết trí kỹ thuật điện điện vật lý Những VSNC sử dụng ngày vật liệu sở hợp chất: Bi2Sr2CaCu2Ox (Bi-2212); Bi2Sr2Cu2CXu3Ox (Bi - 2223) YBa2Cu3O7 (Y-123) Các chất siêu dẫn sở hợp chất Bi -2212 nhiệt độ tới hạn tương đối thấp (90 K) ý nghĩa để sử dụng cấp nhiệt độ sôi nitơ lỏng nhiệt độ từ hêli đến hyđrô, chúng có khả tải dòng vượt trội vật liệu nhiệt độ thấp từ trường mạnh (Nb-Ti; Nb3Sn) nhiệt độ 4, K Về kết cấu, dây dẫn Bi -2212 chế tạo phương pháp "bột tán - ống" chủ yếu dạng băng (dải) dạng dây xoắn lớp vỏ bọc bạc hợp kim bạc Chất siêu dẫn Bi -2223 chế tạo đòi hỏi mặt công nghệ so với Bi -2212, nhiên nhiệt độ tới hạn 107 K cho phép đạt nhiệt độ nitơ (~ 77 K) mật độ dòng điện tới 108 A/m2 từ trường dòng điện thân Khi giảm nhiệt độ tới 35 K, vật liệu hoạt động hoàn toàn có hiệu (mật độ dòng mức 108 A/m2) với độ cảm ứng từ trường đạt tới gần T (tesla) Công nghệ chế tạo tương tự Bi -2212 Để nghiên cứu triển khai kỹ thuật, người ta sử dụng phần tử tải dòng sở hợp chất Bi -2223 vỏ bọc bạc dây dẫn sở hợp chất Y -BaCu-O Dây dẫn compozit sở hợp chất Bi -2223 sử dụng cho dải trường 0, T 77 K Các vật liệu sở hợp chất Y-Ba-Cu-O có khả làm việc trường từ tới T 77 K bắt đầu tăng cường nghiên cứu triển khai cho thiết trí kỹ thuật điện tới, kể tích trữ lượng Đến ngày tạo công nghệ sản xuất sản phẩm lớn Y -123 phận bitmut (các phần tử tải dòng hình xuyến) Đã bắt đầu chế tạo vật liệu khối lớn, vật liệu chế độ trường đông lạnh có khả cạnh tranh với nam châm vĩnh cửu Nd -Fe-B Chất siêu dẫn sở hợp kim Nb -Ti biến dạng Các dây dẫn sở hợp kim Nb -Ti chiếm ưu thị trường vật liệu siêu dẫn toàn giới Các hợp kim hệ thống Nb -Ti có trị số tối đa trường tới hạn ~ 11 T nhiệt độ tới hạn ~ 9, 85 K Thông thường, chất siêu dẫn Nb -Ti sử dụng trường - T nhiệt độ 4,2 - 4, K Trong công nghiệp chế tạo, người ta lựa chọn hợp kim Nb -Ti (46 - 48,5% khối lượng) Dây compozit sở hợp kim Nb -Ti compozit chứa sợi Nb - Ti phân bố ma trận đồng siêu tinh khiết hợp kim điện trở sở đồng Trong thành phần compozit có vật liệu khác sử dụng để làm rào khuyếch tán điện trở (Nb, Cu-Ni, Cu-Mn) Chuỗi dây compozit Nb -Ti rộng, từ dây đường kính 0,3 - 1, mm với - 100 sợi kích thước 25 - 100 mm tới dây compozit đường kính 0,1 - 0, 25 mm chứa khoảng 106 sợi kích thước 0,1 - 0,5 mm ma trận hợp kim điện trở Số lượng đáng kể dây dẫn Nb -Ti đường kính 0,65 - 0, 85 mm với sợi - 10 mm để chế tạo hệ thống từ máy gia tốc cần thiết cho phát triển ngành vật lý lượng cao Đến nay, công nghệ chế tạo chất siêu dẫn Nb -Ti hoàn thiện Mật độ dòng tới hạn đạt sản xuất hàng loạt dây với đường kính sợi 6-10 mm 3.103 A/mm2 trường T Giá thành chất siêu dẫn Nb -Ti thuộc cấp vào khoảng 150 USD /kg Đối với thiết trí chất siêu dẫn vận hành dòng điện tần số công nghiệp, nghiên cứu triển khai dây dẫn Nb -Ti đường kính 0,15 - 0, mm với mức tổn thất thấp chứa sợi siêu mỏng đường kính 0,1-0,2 mm phân bố ma trận hợp kim điện trở Cu -Ni Cu -Mn tần số 50 Hz biên độ trường ± 5,5 T, mật độ dòng tới hạn dây dẫn 2,1-3,3.103 A/mm2, mức tổn thất từ trễ 1,3-2,9 kW/m3 Giá thành chất siêu dẫn cấp 1.000 USD /kg (± 0, T tần số 50 Hz) Cả mức tổn thất lượng tương đối cao nhiệt độ 4, K giá thành vật liệu yếu tố kìm hãm phát triển công trình chế tạo VSNT cho thiết trí kỹ thuật điện vận hành tần số công nghiệp Các nhà sản xuất chất siêu dẫn Nb -Ti giới là: Oxford Instrument (OST), Outokumpu US, Magnex Ltd, Wang NMR (Mỹ); Alstom Power Conversation (Pháp); European Advanced Superconducters (EAS) Europa Metalli (Ý); Outokumpu Poricopper Oy (Phần Lan); Furu - Kawa; Hitachi Cable; Sumitomo; Kobe Steel (Nhật Bản) Chất siêu dẫn sở hợp chất kim loại Nb3Sn Để sử dụng thực tế ngành điện, người ta quan tâm tới chất siêu dẫn nhiều sợi sở hợp chất kim loại Nb3Sn (nhiệt độ tới hạn độ chuyển sang trạng thái siêu dẫn ~ 18,6 K, có khả làm việc từ trường cao với độ cảm ứng từ 20 - 24 T) Thông thường, kết cấu chất siêu dẫn compozit sở Nb3Sn phức tạp so với chất siêu dẫn Nb -Ti Theo công nghệ "đồng thanh" dựa khuyếch tán pha rắn thiếc từ ma trận Cu -Sn vào sợi niobi (Nb) thời gian dài xử lý nhiệt nhiệt độ 600 - 800 oC người ta thu dây dẫn kết cấu khác với chiều dài 10 km số lượng sợi tới 2.104 Riêng lớp siêu dẫn với độ dầy cỡ micromét xếp lớp biên phân cách sợi niobi ma trận đồng Các dây siêu dẫn nhiều sợi chế tạo theo công nghệ "đồng thanh" có độ ổn định cao tính chất siêu dẫn tổn thất lượng từ trễ tương đối thấp Chúng có mật độ dòng tới hạn (Jc) tới 900 A /mm2 (12 T; 4,2 K) mức tổn thất từ trễ (Q) tới 400 mJ /cm3 (± T) Các dây siêu dẫn loại hãng sau sản xuất: EAS (trước hãng Vacuumschmelze) Đức Furukawa, Hitachi, JASTEC (trước Kobe Steel) Nhật Bản Giá thành dây dẫn tùy theo đặc tính kỹ thuật, 600 - 800 USD/kg (12 T; 4,2 K) Các dây dẫn chế tạo theo phương pháp nguồn thiếc bên có khả tải dòng cao Cách không lâu, người ta đạt trị số kỷ lục mật độ dòng tới hạn, khoảng 3.000 A /mm2 trường 12 T, với tổn thất từ trễ cao Q ³ 6.000 mJ/cm3 Các hãng áp dụng công nghệ nguồn thiếc bên để sản xuất dây siêu dẫn Nb3Sn là: Mitsubishi Electric, Showa Electric (Nhật Bản), Oxford Instrument, Outokumpu US, Supergenics (Mỹ) Europa Metalli (Ý) Mức mật độ dòng tới hạn dây compozit hãng nói khuyến nghị phụ thuộc đáng kể vào yêu cầu đặt mức tổn thất từ trễ dây dẫn Thí dụ, cần phải đảm bảo tổn thất mức £ 250 mJ/cm3 mật độ dòng tới hạn tiết diện đồng 750 - 900 A/mm2 (12 T; K) Khi đòi hỏi tổn thất từ trễ Jc (12 T; 4,2 K) mật độ dòng tới hạn đạt tới 2.500 - 3.000 A/mm2 Giá thành chất siêu dẫn loại tới 1.200 USD /kg (12 T; 4,2 K) tùy theo đặc tính kỹ thuật Tính giòn tăng cao hợp chất kim loại Nb3Sn hạn chế đáng kể mức biến dạng cho phép dây compozit chế tạo cuộn dây Vì lý hàng loạt trường hợp người ta áp dụng công nghệ "Quấn dây - ủ dây", nghĩa cuộn dây chế tạo dây "chưa tinh chế", sau ủ khuyếch tán nhiệt Thời gian xử lý nhiệt khuyếch tán sau quấn dây 60 giờ, ngắn đáng kể so với công nghệ khác Từ năm 1992, hãng Shape Metal Innovation (SMI) chế tạo chất siêu dẫn theo công nghệ Hãng đạt trị số mật độ dòng tới hạn (Jc) 1.500 A /mm2 (12 T; 4,2 K), tổn thất từ trễ 400 mJ /cm3 Giá thành chất siêu dẫn loại lên tới 690 USD /kg (12 T; 4,2 K) Dây siêu dẫn nhiều sợi sở hợp chất kim loại NbJAI bị suy giảm đặc tính tới hạn tải Một số hãng Nhật Bản nghiên cứu triển khai loại chất siêu dẫn Đến hãng chế tạo phòng thí nghiệm giá thành cao Vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao thuộc hệ thứ thứ hai Ngày nước phát triển (Mỹ, châu Âu, Nhật) hàng loạt nước phát triển (Trung Quốc, Hàn Quốc) diễn bước độ từ giai đoạn nghiên cứu triển khai sang giai đoạn sản xuất công nghiệp với sản lượng tương đối lớn vật liệu siêu dẫn kỹ thuật sở vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao (VSNC) thử nghiệm chúng với việc chế tạo hàng loạt thiết trí mẫu kỹ thuật điện nhiệt độ cực thấp cáp điện lực, dẫn dòng, hạn chế dòng, máy biến áp, động máy phát điện, hệ thống từ, v.v Rất nhiều công ty hàng đầu AMSC (Mỹ), EAS, Trithor (Đức), Sumitomo Electric Industry (SEI), Furukawa, Hitachi (Nhật), Innova ST (Trung Quốc), có sản lượng dây dẫn VSNC đạt tới 1.000 km năm Nhiều dự án xây dựng xí nghiệp công nghiệp tích cực thực với sản lượng lên tới 20.000 km năm (AMSC - Mỹ) Khối lượng vốn đầu tư tư nhân, nhà nước cho việc nghiên cứu triển khai công nghệ Mỹ lên tới 100 triệu USD năm Cho đến nay, phương pháp chế tạo hoàn chỉnh mặt kỹ thuật VSNC dạng dây compozit dài phương pháp "bột tán ống" Phương pháp cho phép dễ dàng thay đổi kết cấu dây dẫn cho công dụng khác chế tạo dây siêu dẫn liền sợi dài tới vài kilômét (dây VSNC hệ thứ nhất, dây siêu dẫn 1-G) Những thành công lớn đạt việc áp dụng phương pháp thích hợp với việc chế tạo vật liệu siêu dẫn dạng băng sở hợp chất (Bi, Pb)2Sr2Ca2Cu3O10-d (Bi-2223) Hợp chất giai đoạn đầu công nghệ chế tạo đổ vào ống bạc hợp kim bạc dạng bán thành phẩm bột tán nhiều nước hình thành việc chuyên môn hóa hãng sản xuất bán thành phẩm Nexans Superconductor (Đức), Superconductor Components, Seatle Superconductors (Mỹ), v.v chế tạo, cung cấp thành phẩm - dây siêu dẫn đoạn dài cho công dụng cụ thể Trong số hãng tiếng trước hết phải kể đến AMSC (Mỹ), Innova ST (Trung Quốc), Sumitomo Electric Industry (Nhật), EAS, Trithor (Đức) Đặc tính dây dẫn hãng kể chế tạo theo số liệu năm 2005 trình bày bảng Giá dây dẫn Bi -2223/Ag cho mức nhiệt độ 77 K giảm đáng kể vào năm 2010 Nga, điều kiện cấp kinh phí sản xuất thí nghiệm compozit Bi -2223/Ag Các compozit VSNC chế tạo theo phương pháp "bột tán ống" có dòng công tác không cao, bị hạn chế từ trường 77K, giá thành cao, người ta nghiên cứu triển khai compozit đoạn dài sở hợp chất Y -Ba-Cu-O phần tử mang - đệm (thường niken hợp kim niken) kim loại đoạn dài Các chất siêu dẫn mang tên "VSNC hệ thứ hai" chất siêu dẫn 2-G 3.2 Đoàn tàu chạy đệm từ Dựa vào "nam châm siêu dẫn", người Nhật người Đức thiết kế đoàn tầu chạy đệm từ Người Nhật thử nghiệm với khoảng - công nghệ tầu chạy đệm từ khác nhau, lấy tên Maglev dựa theo: thực phép nâng điện - động lực học cách tạo từ trường đối nam châm siêu dẫn đặt tầu cuộn dây lắp đường ray hình chữ U bê tông Sau hình mẫu nhiều triển High Một tàu Nhật ứng dụng hệ thống vọng thử nghiệm đến lần thứ ba, Speed Surface transport - HSST (Ảnh: bobbea) có thông số kỹ thuật: tầu chạy từ Tokyo đến Osaka cách khoảng 500km, mục tiêu chở 100 khách chạy Từ trường nam châm siêu dẫn tạo cực mạnh đủ để nâng tầu lên 10 cm khỏi đường ray Đường ray có mặt cắt hình chữ U, có lắp cuộn dây từ, cung cấp điện trạm nguồn đặt đất dọc đường tầu Nam châm siêu dẫn đặt tầu đặt bình chứa Helium hoá lỏng, tạo nhiệt độ thấp 269 độ không độ, có dòng điện qua, sinh từ trường khoảng 4,23 tesla nâng tầu bổng lên khung đường ray chữ U Nhờ lực hút lực đẩy xen kẽ hai cực Nam - Bắc cuộn giây nam châm, tầu tiến lên phía trước Điều khiển tốc độ nhờ điều chỉnh biến đổi tần số dòng điện cuộn dây từ đến 50 Hz điều chỉnh tốc độ từ xa trung tâm điều khiển Để hãm tầu, người ta làm cách hãm máy bay Người Nhật phải vừa sản xuất vừa thử nghiệm năm với kinh phí tỷ USD Hệ thống gọi hệ thống "Vận tải tốc độ cao" (High Speed Surface transport - HSST) + Theo hướng công nghệ HSST này, người Đức chế tạo tầu "Transrapid" chạy đệm từ theo nguyên lý phát minh từ năm 1960 theo công nghệ khác người Nhật đôi chút, phương pháp nâng điện từ nhờ tác động nam châm đặt tàu, với nam châm vô kháng chạy bên hai bên đường tầu hình chữ T Ước vận tốc đạt 450 km/giờ chạy đường Berlin tới Hambourg, kinh phí khoảng tỷ USD Ngoài ra, người Pháp quan tâm đến vấn đề vận tải siêu tốc siêu dẫn 3.3 máy gia tốc mạnh Máy gia tốc hạt vòng xuyến + Một ứng dụng quan trọng khác là, tạo máy gia tốc mạnh để nghiên cứu đặc tính gốc nguyên tử Người ta dùng nam châm cực mạnh để bẻ cong chùm hạt, làm cho chúng chạy theo đường tròn để chúng va đập vào nhau, qua nghiên cứu "mảnh" sinh va đập mạnh đó; người ta gọi "siêu va đập siêu dẫn", dựa theo nguyên tắc này, nhà khoa học Mỹ tiến hành xây dựng "máy gia tốc cực mạnh" đường hầm dài 88 km bang Texec để nghiên cứu hạt vật chất 3.4Máy quét MRI dùng y học nhà khoa học khai thác tượng siêu dẫn ứng dụng đặc biệt máy chụp cắt lớp cộng hưởng từ (MRI) máy tạo va đập hạt vật lý lượng cao, làm lạnh Heli lỏng Nhưng ứng dụng thông dụng việc thay hệ thống đường dây điện loại dây siêu dẫn chưa thể thực vật liệu có khả siêu dẫn nhiệt độ cao 3.4 ứng dụng khác ứng dụng vô quan trọng nưa khả giữ trạng thái thứ tư cua vật liệutrạng thái plasma Chúng ta biết phản ứng nhiệt hạch (Thermonuclear reactions) với khả tạo lượng khổng lồ, thử hình dung lượng tạo phản ứng nhiệt hạch từ gam D-T tương đương với lượng từ 10000 lits dầu.Nhưng trạng thái plasma với thành phần chủ yếu Hidro nà hêli nhiệt độ khoảng 60000C không co loại vật liệu giữ, khống chế nguồn lương Với khả ưu việt Ions electrons quay xung quanh đường từ trường tạo áp lực tử vô lớn giữ trạng thái plasma lò phản ứng hạt nhân Sự khác biệt vật siêu dẫn vật dẫn điện hoàn hảo Từ trường bên vật dẫn điện hoàn hảo vật siêu dẫn tác động môi trường nhiệt độ phòng nhiệt độ thấp (nhiệt độ nhỏ nhiệt độ Curi) Từ trường bị đẩy khỏi vật siêu dẫn nhiệt độ thấp không phụ thuộc vào trạng thái ban đầu vật liệu siêu dẫn nhiệt độ phòng Trạng thái vật siêu dẫn nhiệt độ thấp trạng thái không thuận nghịch Vật liệu siêu dẫn Một số ứng dụng chất siêu dẫn: - Tàu đệm từ Nam châm siêu dẫn mạnh trở nên nhỏ tốn lượng nam châm điện - Siêu máy tính Các nút bấm tí hon làm chất siêu dẫn giúp máy tính đạt tốc độ nghìn nghìn tỉ phép tính giây - Bom E Từ trường siêu dẫn tạo dao động để huỷ thiết bị truyền động điện tử Thirty bị quân đội Mỹ sử dụng năm 2003 4.1 Vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao dựa sắt Hơn hai mươi năm qua, nhà vật lý lý giải cách xác tượng siêu dẫn nhiệt độ cao dường xảy nhóm đặc biệt hợp chất dựa đồng (Cu) xảy Và đây, nhà khoa học Nhật Bản khám phá loại chất siêu dẫn nhiệt độ cao hoàn toàn dựa sắt (Fe) cho phép nhà vật lý tìm hiểu dễ dàng làm sáng tỏ điểm quan trọng tượng đầy bí ẩn Nanoclay chất vô cơ, có tính ưa nước Trong polyme để chế tạo vật liệu nanocompozit chất hữu thường có tính kỵ nước Do vậy, nanoclay khó trộn hợp với polyme Để tăng tương hợp nanoclay polyme người ta phải biến tính nanoclay Có số phương pháp (kỹ thuật) dùng để biến tính nanoclay, thông dụng phương pháp trao đổi ion Dưới số loại nanoclay thương mại có bán thị trường Nanomer®I.30E Nanocor, Inc (Mỹ) - - Nanomer®I.28E Trimetyl stearyl amoni 1,7 Cloisite®Na+ Southern Clay Products, Inc (Mỹ) Chưa biến tính [...]... tính chất hóa lý của vật liệu thông thường Đây là lý do mang lại tên gọi cho vật liệu Kích thước vật liệu nano trải một khoảng từ vài nm đến vài trăm nm phụ thuộc vào bản chất vật liệu và tính chất cần nghiên cứu Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nano mét Về trạng thái của vật liệu, người ta phân chia thành ba trạng thái, rắn, lỏng và khí Vật liệu nano được tập trung... liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano, hai chiều tự do, ví dụ, màng mỏng, • Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong đó chỉ có một phần của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có nano không chiều, một chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau Vật liệu nano gồm 2 loại chính là : nanolay và ống nano carbon 1.NANOCLAY Nanoclay (còn gọi là nano. .. là vật liệu rắn, sau đó mới đến chất lỏng và khí Về hình dáng vật liệu, người ta phân ra thành các loại sau: • Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều có kích thước nano, không còn chiều tự do nào cho điện tử), ví dụ, đám nano, hạt nano • Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano, điện tử được tự do trên một chiều (hai chiều cầm tù), ví dụ, dây nano, ống nano, • Vật. .. A.KHÁI NỆM “ Là ngành công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng, kích thước trên quy mô nanomét B.VẬT LIỆU NANO 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, nó liên kết hai lĩnh vực trên với nhau Tính chất của vật liệu nano bắt nguồn từ... tăng ngân sách đáng kể cho phát triển công nghệ nano 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 và 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... nghiệm siêu nhỏ mà có thể nằm gọn trong lòng bàn tay nhờ công nghệ nano Những phòng thí nghiệm này có thể cho ngay những kết quả phân tích ở mọi bệnh tật, từ tiểu đường cho tới HIV Trong công nghệ dược phẩm và hóa sinh, ứng dụng công nghệ nano, người ta có thể bào chế ra nhiều loại thuốc trên cơ sở cấu trúc nano để có thể tập trung chính xác vào khu vực cơ thể cần dùng đến thuốc Đặc biệt, công nghệ nano. .. trình xử lý vật liệu (ví dụ như đặt áp suất…) Các nghiên cứu sơ bộ ban đầu về vật liệu này đã giả thiết tính chất siêu dẫn xảy ra trong vật liệu không thuộc loại trung gian phonon (phonon-mediated) như được kỳ vọng từ lý thuyết cổ điển BCS, nhưng có thể không giống như được dự đoán trong các hợp chất siêu dẫn nhiệt độ cao kiểu “cuprates” “Ai đó có thể cho là tính siêu dẫn trong các vật liệu kiểu này... SILICON siêu dẫn ở nhiệt độ phòng Các nhà khoa học Đức và Canada tuyên bố vượt qua siêu thử thách của ngành điện tử, đó là tạo ra chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng mà chỉ dùng các hợp chất thông thường Với khí SiH4 ở áp suất cao, các nhà khoa học đã tạo ra được vật liệu siêu dẫn ở nhiệt độ phòng Source: Wikipedia Đầu năm nay, TTCN đã tóm tắt về sự tiến triển trong việc tìm kiếm vật liệu siêu dẫn Có lẽ... vật chất gần giống với cơ thể con người nhằm dùng thay thế những cơ thể bị hỏng của con người Các công ty đang phát triển công nghệ này là BioPhan, General Electrics, Johnson & Johnson, LabNow, Nanokinetics, NASA và Quantum Dot + Năng lượng: Pin nano- năng lượng sạch và rẻ Nhờ công nghệ nano, những loại pin mới có khả năng quang hợp nhân tạo sẽ giúp con người sản xuất năng lượng sạch Với công nghệ nano, ... các nhà nghiên cứu tin rằng mômen từ (hay spin) liên kết với nhau sẽ tạo ra tính chất siêu dẫn trong các vật liệu này Hình 1 Cấu trúc tinh thể và phổ nhiễu xạ tia X của vật liệu (J Am Chem Soc 130 3296) Mới đây, Hideo Hosono cùng các cộng sự ở Viện Công nghệ Tokyo (Nhật Bản) lần đầu tiên khám phá ra một vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao có nhiệt độ chuyển pha 26 K được dựa trên các hợp chất của sắt -Fe ... quy mô nanomét B.VẬT LIỆU NANO Vật liệu nano loại vật liệu có kích thước cỡ nanômét Đây đối tượng nghiên cứu khoa học nano công nghệ nano, liên kết hai lĩnh vực với Tính chất vật liệu nano bắt... ban đầu vật liệu siêu dẫn nhiệt độ phòng Trạng thái vật siêu dẫn nhiệt độ thấp trạng thái không thuận nghịch Vật liệu siêu dẫn Một số ứng dụng chất siêu dẫn: - Tàu đệm từ Nam châm siêu dẫn mạnh... Nam làm lạnh Nitơ lỏng tạo số vật liệu siêu dẫn thuộc loại rẻ tiền Sự khác biệt vật siêu dẫn vật dẫn điện hoàn hảo Từ trường bên vật dẫn điện hoàn hảo vật siêu dẫn tác động môi trường nhiệt độ