Hãy giới thiệu một số thành tựu nổi bật của cuộc cách mạng vật liệu hiện đại Bài Tập 01 môn Vật Liệu Học

Hãy giới thiệu một số thành tựu nổi bật của cuộc cách mạng vật liệu hiện đại. đây là đề bài của bài tập 01 môn Vật Liệu Học. Tài liệu được trình bày 1 cách rõ ràng cụ thể. Có các hình ảnh minh học sinh động. Sẽ là lựa chọn tốt nhất so với các tài liệu ở các trang web khác dành cho các bạn sinh viên cần tài liệu này.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA : ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO **o0o** BÀI TẬP MÔN HỌC VẬT LIỆU HỌC BÀI TẬP I Hãy giới thiệu số thành tựu bật cách mạng vật liệu đại ( NHÓM 11- Thứ :Tiết 11  12, E1.408 ) GV: Cô PHẠM THỊ HỒNG NGA NHÓM 11: PHAN THẾ QUANG NGUYỄN VĂN SƠN PHẠM BÁ ĐỨC TRẦN ĐĂNG THỤC TP HỒ CHÍ MINH 03/2017 MSSV:15146090 (TN) MSSV:15146092 MSSV:15146029 MSSV: 15146103 BÀI LÀM: Cuộc cách mạng vật liệu Trong khoa học đại, vật liệu coi trụ cột lớn Thế kỷ 21, vật liệu với tính cao đa trở thành trọng tâm nghiên cứu khoa học, thước đo tiến khoa học kỹ thuật sức mạnh tổng hợp quốc gia Những điểm nóng vật liệu là: vật liệu nano (để chế tạo vật cực nhỏ), vật liệu siêu dẫn (cho phép dòng điện cường độ cực lớn chạy qua gần điện trở), vật liệu sinh học, vật liệu điện tử, vật liệu quang điện Vật liệu mang tính chiến lược nước coi trọng chủ yếu gồm loại: vật liệu chức cao, gốm sứ kỹ thuật cao vật liệu tổng hợp Trong tháng đầu năm nay, giá trị thương phẩm nhóm vật liệu giới vượt 220 tỉ đô-la Mỹ, tỷ lệ tăng trưởng bình quân trước 2008 10-15 % năm Các ngành công nghiệp như: lượng, môi trường, điện tử, xe hơi, hàng không vũ trụ, động cơ, khí, đồ điện, kiến trúc, hải dương, công nghiệp nhẹ lĩnh vực đòi hỏi nhiều vật liệu thay thế, phát triển vật liệu thay trở thành điểm nóng nhiều nước Vật liệu siêu dẫn nâng cao nhiều hiệu suất tận dụng lượng, tác động lớn tới hướng đầu tư xây dựng sở hạ tầng, ví dụ xe điện tốc độ cao (400-500 km/giờ) chạy đệm từ, mang lại mặt hoàn toàn mẻ cho ngành vận tải biển, đường sắt, sở hạ tầng Từ thập niên 80 kỷ trước đến nay, vật liệu sinh học phát triển 100 loại 1/3 bắt đầu thương mại hóa Ví dụ loại keo sinh học có độ dính cao công ty thuộc bang Maryland Mỹ chế tạo mà nguyên liệu lấy từ loại vi khuẩn hải dương, cho lên men sản xuất thành keo Loại keo dùng dán tàu thuyền, tàu vũ trụ, thiết bị chống ăn mòn y học lâm sàng Trong thập niên 1980, nhà khoa học Mỹ Anh phát bụi than ống khói có mặt than 60, loại than cấu tạo gồm 60 phân tử thuộc kết cấu thứ ba với thành phần toàn than 100% khác với than chì kim cương Than 60 loại vật liệu kỳ lạ, trở thành nguyên tố để phát triển hàng vạn loại vật liệu Chẳng hạn thêm vào nguyên tố Bari, Stronti, Ytterbium Uranium vào kết cấu phân tử than 60, sản sinh loại vật liệu chưa có với tính siêu dẫn, siêu cứng, chống mòn, chống xạ, bán dẫn, chống nhiệt độ cao Kể từ thập niên 90 kỷ 20, nước thu thành tựu đột phá lĩnh vực vật liệu nano, đưa việc phát triển vật liệu qua giai đoạn Dự kiến từ 5-10 năm tới xuất vật liệu cao dùng cho kỹ thuật nano, có độ cứng thép 11 lần cực nhẹ, 1/10 trọng lượng tờ giấy Việc phổ cập kỹ thuật thông tin viễn thông nhanh chóng đổi vật liệu điện tử Các nhà khoa học chế tạo vật liệu nhựa giá thành thấp thay silicon sản xuất mạch tích hợp Các nhà khoa học Mỹ châu Âu nghiên cứu chế tạo chíp vi xử lý vật liệu nhựa giá thành thấp nhiều có tốc độ chức xử lý tương đương chíp silicon Mới tập đoàn Philips (Hà Lan) sử dụng vật liệu nhựa làm chất bán dẫn sản xuất hình vi tính thay cho silicon Phương pháp không đòi hỏi nhiều công đoạn, không yêu cầu nghiêm khắc môi trường nên việc sản xuất đơn giản loại mạch tích hợp silicon, khiến cho công nghệ thích hợp cho việc sản xuất hình rộng lớn Giá thành ưu lớn chíp mạch vật liệu nhựa Hiện chi phí đầu tư cho nhà máy sản xuất chíp mạch bán dẫn silicon lên tới tỉ đô-la Mỹ nên giá thành vi mạch lên tới đô-la sử dụng vật liệu nhựa giá thành xu Theo dự kiến, tổng sản phẩm chíp mạch vật liệu nhựa từ tới 2008 bình quân năm 15 tỉ đô- la Mỹ Các chuyên gia vật liệu bán dẫn hữu cho sản phẩm điện tử vật liệu nhựa tất yếu trở thành thị trường đầy hứa hẹn cho tương lai Phát loại vật liệu có đặc tính huyền thoại! Các nhà khoa học Anh Nga thuộc Trường Đại học Manchester (Anh) vừa phát loạt vật liệu có đặc tính mô tả sách khoa học viễn tưởng Loại vật liệu vừa phát khởi đầu cho cách mạng công nghiệp? Phát vật liệu trên, công bố tài liệu "Proceedings of the National Academy of Sciences" Viện Hàn lâm khoa học Anh số ngày 18/7/2005, hứa hẹn mở cách mạng công nghiệp thời đại vũ trụ Giáo sư Andre Geim, trưởng nhóm nghiên cứu nói: " Loại vật liệu thông minh phát mở khả vô tận ứng dụng mà người chưa thể tưởng tượng được, từ công nghiệp dệt may đến công nghệ máy tính công nghệ vũ trụ Các nhà khoa học dự báo loại bóng bán dẫn cực nhanh, thiết bị vi khí thiết bị nhạy cảm cỡ nano đời từ loại vật liệu vài năm tới." Đây loại vật liệu cực mỏng có độ dày cỡ nguyên tử tùy thuộc vào trạng thái khác mà chúng trở thành vật liệu siêu bền, siêu dẫn vật liệu cách điện cao Loại vật liệu huyền thoại tạo từ trình sử dụng công nghệ "chẻ vi khí" để tạo thành mặt phẳng nguyên tử lấy từ khối tinh thể thông thường Tùy theo khối tinh thể gốc, vật liệu tạo kim loại, vật liệu bán dẫn, nam châm, vật liệu cách điện Với việc phát vật liệu này, nhà khoa học không bác bỏ quan niệm trước cho rằng, vật liệu siêu mỏng cỡ nguyên tử tồn tại, mà khẳng định việc tạo vật liệu dễ dàng "Điều quan trọng với phát minh này, không dừng lại hai loại vật liệu, mà với nó, người ta tạo nhiều loại vật liệu phù hợp với mục đích ứng dụng khác Đây thật cách mạng công nghệ nhân loại" Tiến sĩ người Nga Kostya Novoselov, thành viên chủ chốt nhóm nghiên cứu khẳng định Phát minh vật liệu siêu hấp thụ nước từ tinh bột sắn! Vật liệu siêu hấp thụ nước VINAGAMMA chế tạo Từ tinh bột sắn, Trung tâm Vinagamma TP.HCM chế tạo thành công vật liệu siêu hấp thụ nước Mỗi đất, cần bón 50 kg chất này, giảm 50% lượng nước cần tưới tiêu Vật liệu siêu hấp thụ nước Vinagamma chế tạo có giá rẻ sản phẩm ngoại loại khoảng 30 lần Theo Thạc sĩ Hoàng Bình (Trung tâm Nghiên cứu Triển khai Công nghệ Bức xạ TP.HCM Vinagamma), chủ nhiệm đề tài nghiên cứu nói trên, nguyên liệu để chế tạo vật liệu siêu hấp thụ nước tinh bột sắn, kết hợp với số hoá chất khác Sau đó, nguyên liệu phối trộn đem chiếu tia phóng xạ Vật liệu siêu hấp thụ nước hút, giữ lượng nước gấp 400 lần thể tích Khi đưa vào môi trường tự nhiên, vật liệu siêu hấp thụ nước tự phân huỷ vòng tháng không gây độc hại cho môi trường Không giữ ẩm cho đất, loại vật liệu phối trộn với phân bón cải tạo đất cát thành đất mùn Tuỳ theo loại cây, người trồng trọt pha trộn vật liệu siêu hấp thụ nước theo tỷ lệ thích hợp để bảo đảm giữ ẩm cho đất trồng mà không gây úng Từ tháng 1/2005 đến nay, vật liệu siêu hấp thụ nước thử nghiệm diện rộng với loại ngô, đậu, lạc, rau loại, công nghiệp ăn quả, đất xám, đất đỏ Bazan, đất cát Bình Phước, TP.HCM Bình Thuận Hiện tại, Khu Nông nghiệp Công nghệ cao TP.HCM chờ kết thử nghiệm sử dụng vật liệu siêu hút nước cho bắp Buôn Mê Thuộc để tư vấn cho công ty kinh doanh thức phân phối sản phẩm Vinagamma Hiện nay, giá bán sản phẩm trung tâm Vinagamma dự kiến khoảng từ 25 - 30.000/kg, sản phẩm nhập tương tự có bán thị trường có giá từ 800.000 -1,5 triệu đồng/kg Vật liệu không giãn nở Các nhà khoa học Mỹ vừa chế tạo loại hợp kim không giãn nở co lại bị nung nóng Ngoài ra, có tính dẫn điện Vật liệu sử dụng để sản xuất linh kiện phải trải qua dao động lớn nhiệt độ chẳng hạn động cơ, cấu truyền động từ ngành vũ trụ Một mảnh hợp kim Phần lớn vật liệu giãn nở bị nung nóng có số co lại Nếu kết hợp với nhau, hai loại vật liệu hình thành hợp chất không giãn nở chút nhiệt độ thay đổi Những hợp chất không giãn nở có ích chúng chịu đựng dao động nhanh nhiệt độ Mercouri Kanatzidis đồng nghiệp thuộc ĐH Michigan State phát loại vật liệu làm từ ytterbium, gallium germanium không giãn nở nóng lên Ngoài ra, hợp chất dẫn điện Vật liệu không giãn nở trước thường chất cách điện Hợp kim không giãn nở khoảng từ 100 tới 400 độ Kelvin Kanatzidis đồng nghiệp cho hợp kim nguội đi, electron, bị bật bãi dãy hoá trị liên quan tới nguyên tử gallium, di chuyển tới nguyên tử yttterbium Nguyên tử ytterbium giãn nở chúng nhận electron Mặc khác, nguyên tử gallium co lại Vì nguyên tử gallium co lại chút nên dẫn tới hệ số giãn nở nhiệt dương theo hướng Co giãn nhiệt vấn đề đau đầu nhà thiết kế tàu vũ trụ tạo lỗ nhỏ kim loại chế tạo tàu Kim loại giãn nở tàu trở lại khí trái đất Kanatzidiss cho biết: ""Chúng hy vọng kết nghiên cứu giúp giới khoa học tìm kiếm vật liệu không co giãn số chất bán dẫn hợp kim mà chưa có nghĩ trước đây"" Bước đột phát ngành công nghiệp chip Intel IBM vừa tuyên bố tìm giải pháp giảm thiểu mức độ tổn thất lượng cho transistor ứng dụng chip vi xử lý Vấn đề hao tổn lượng xem toán hóc búa ngành công nghiệp chất bán dẫn giới từ trước tới Mức độ hao tổn lượng transistor tỉ lệ nghịch với kích thước vòng mạch chip vi xử lý Khi mà vòng mạch ngày trở nên nhỏ mức độ hao tổn lượng lại ngày lớn Intel IBM, hãng có giải pháp khác để khắc phục vấn đề Tuy nhiên, hai tuyên bố bước tiến vượt bật công nghệ chất bán dẫn chip vi xử lý máy tính giới kể từ năm 1960 đến Bước tiến tiền đề giúp hãng sản xuất dòng thiết bị ngày nhỏ có mức tiêu thụ lượng hiệu Trong đó, chuyên gia phân tích lại cho bước tiến công nghệ lại mở "một mặt trận" cạnh tranh khốc liệt Intel AMD AMD đối tác giúp IBM phát triển thành công công nghệ nói Các chuyên gia ngành bán dẫn đánh giá cao giải pháp Intel IBM Bước tiến đánh dấu nỗ lực hãng việc tìm giải pháp tiếp tục trì bước phát triển theo Định luật Moore đưa từ năm 1965 Theo đó, người đồng sáng lập Intel Gordon Moore dự báo số lượng transistor chip tăng lên gấp đôi sau năm Kể từ tới ngành công nghiệp chip vi xử lý phát triển theo định luật với đời chip vi xử lý ngày mạnh mẽ có giá thành rẻ Nhưng năm gần ngành công nghiệp chip vi xử lý giới phải đối mặt với vấn đề vô hóc búa Đó làm để giảm thiểu mức hao tổn điện tích transistor Nếu không giải toán này, định luật Moore có nguy bị tác dụng Nguyên nhân gây tình trạng hao tổn điện tích transistor loại vật liệu dùng để sản xuất Loại vật liệu dùng suốt 40 năm qua Giải pháp Intel IBM loại vật liệu hoàn toàn khả giúp giảm thiểu mức tiêu hao lượng mà giúp tăng cường hiệu xuất vận hành transistor Intel tuyên bố loại vật liệu giúp gia tăng 20% hiệu xuất hoạt động transistor Trong đó, IBM chưa tiết lộ chi tiết liên quan đến thành nghiên cứu họ "Bước tiến Intel IBM thổi luống sức sống vào ngành công nghiệp chip vi xử lý giới, giúp cho ngành tiếp tục trì bước phát triển theo định luật Moore mở cánh cửa cho bước phát triển nhanh tương lai," ông David Lammers - Giám đốc điều hành mạng xã hội dành riêng cho người yêu thích công nghệ bán dẫn WeSRCH.com - nhận định Intel có lẽ hãng ứng dụng công nghệ vào sản phẩm thực tế với thông báo ứng dụng thành công vật liệu trong chip vi xử lý sản xuất dây chuyền công nghệ 45-nanometer Dự kiến công nghệ đưa vào sản xuất đại trà nửa cuối năm Công nghệ cho phép Intel giảm kích thước mạch chip vi xử lý tích hơp nhiều nhân chip đơn IBM cho biết hãng bắt đầu ứng dụng công nghệ bán dẫn vào chip vi xử lý dành cho máy chủ năm 2008 tới Keo khí - vật liệu siêu nhẹ cho tương lai Keo khí có tính cách nhiệt cao Loại vật liệu siêu nhẹ thực nặng không khí chút lại có khả chịu lực tuyệt vời Thực nghiệm cho thấy, khối vật liệu chiều 2,5 cm, nặng không g, bền vững phải dùng búa đập vỡ! Các nhà nghiên cứu thuộc nhóm Bing Fung, Đại học Oklahoma, Mỹ, vừa chế tạo thành công loại keo khí (aerogel) nhất, giúp giấc mơ kỹ sư trở thành thực Thực ra, keo khí phát từ đầu năm 30 Nhưng đến thập kỷ 70, người ta tập trung vào cao su chất dẻo nhiều keo khí gần bị quên lãng, gần quan tâm trở lại Nhờ khả cách nhiệt cách âm đặc biệt, năm 1997, keo khí Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) đưa vào sử dụng Họ dùng loại vật liệu để bọc tàu “Sojourner” tránh xâm nhập nhiệt độ lạnh giá Hoả Còn mặt đất, keo khí nghiên cứu ứng dụng việc chế tạo cửa sổ cách nhiệt Aerogele chế tạo từ nhiều vật liệu khác như: dioxit silic, kim loại chất hữu xenlulo Chất liệu hoà tan nước rượu, sau đó, trình hong khô, người ta phun vào tia khí để lớp keo định dạng Bằng cách đó, người ta có loại vật liệu siêu nhẹ, 99% không khí, có tổ ong Vì có màu sắc lớp khói xếp lên nhau, keo khí có tên gọi “khói đông lạnh” Từ xưa đến nghiên cứu keo khí chủ yếu tập trung sử dụng dioxit silic, vật liệu mà họ tạo thường giòn Fung đồng nghiệp ông tập trung nghiên cứu theo hướng sử dụng chất liệu hữu từ xenlulo nhiều hơn, loại keo khí mà ông chế có độ bền cao gấp 10 lần so với loại keo trước đây! Composite cacbon: Vật liệu để thay xương Nhờ có mảnh ghép cacbon nước sản xuất nên bác sĩ bịt kín khuyết xương vòm sọ mà không cần phải phẫu thuật để lấy xương tự thân, giảm bớt đau đớn cho bệnh nhân TS Phan Văn An Mảnh ghép xương sọ tổ hợp cacbon nói thành sau gần 10 năm nghiên cứu chuyên gia thuộc Viện Ứng dụng Công nghệ (Bộ Khoa học Công nghệ) Tất năm 1995 TS Phan Văn An, Giám đốc Trung tâm Công nghệ Vật liệu, cộng thực Dự án chuyển giao công nghệ từ Viện Niigrafit (Nga) \'\'Xây dựng ứng dụng công nghệ vật liệu chứa cacbon composite cacbon Việt Nam\'\' Dựa công nghệ Nga, tận dụng mối quan hệ hợp tác với nhiều viện nghiên cứu Mỹ, Nhật Bản, Đức nghiên cứu tài liệu công nghệ nano, nhóm chuyên gia phát triển công nghệ theo mục tiêu ứng dụng họ - vật liệu cacbon y sinh - công nghệ có tiềm lớn y học Cho tới nay, công nghệ chế tạo vật liệu cacbon y sinh hoàn thiện Sử dụng công nghệ này, xưởng sản xuất Viện Ứng dụng Công nghệ sản xuất số sản phẩm cao cấp y tế, phù hợp với điều kiện người Việt Nam Một số mảnh ghép xương sọ Băng cacbon không dính da ACN Viện Ứng dụng Công nghệ sản xuất Điểm đặc biệt băng không dính da, hút dịch tốt dùng lại 5-7 lần cách rửa luộc nước sôi Giá thành băng 24.000VNĐ so với băng loại Mỹ Đức (chừng 150.000 VNĐ) Việt Nam, Mỹ Đức ba quốc gia sản xuất băng cacbon không dính da Vật liệu làm mảnh ghép tổ hợp cacbon hay composite cacbon - loại polymer trộn lẫn với sợi cacbon theo tỷ lệ định Nó tương thích sinh học với thể người, nghĩa có độ bền, xốp, độ dẫn nhiệt độ dày gần giống xương sọ Để chế tạo mảnh ghép, nhóm nghiên cứu sử dụng phương pháp thống kê gia công có hỗ trợ máy tính: máy tính chụp hộp sọ nhiều người lấy giá trị trung bình độ cong vòm sọ người Việt Nam để làm khuôn Sau đó, khuôn sử dụng để đúc hộp sọ composite cacbon Khi có người bị khuyết xương vòm sọ, bác sĩ đo vùng khuyết cắt miếng tương tự hộp sọ composite cacbon để ghép vào chỗ khuyết Vị trí khuyết xương thường trán, thái dương, đỉnh chẩm Theo bác sĩ Tô, giới có Nga Việt Nam sử dụng vật liệu làm vá xương sọ Cho tới nay, nước có 400 bệnh nhân thay khuyết tật sọ não tổ hợp cacbon Hàng trăm bệnh nhân theo dõi năm Kết cho thấy cố xảy ra, tương thích sinh học tốt, không bị thải loại, không gây ung thư, không bị ăn mòn Lợi mảnh ghép composite cacbon so với vật liệu khác giá thành thấp (350.000 VNĐ/miếng), rẻ 40 lần so với miếng vá phẳng titan nhập từ Mỹ Đức, giúp bệnh nhân nghèo có hội chữa bệnh với chi phí thấp Ngoài ra, không cản quang titan nên cho phép bác sĩ thăm dò não sau Mảnh ghép composite cacbon rẻ lần so với xi măng PMMA Nhược điểm PMMA khó nặn thành hình dạng phù hợp với lỗ khuyết đông cứng nhanh nặn Vì vậy, nhiều bệnh nhân phải phẫu thuật lại mảnh ghép xi măng bị sụt vào phía trong, không thoả mãn chất lượng thẩm mỹ Đối với lỗ khuyết xương nhỏ vòm sọ, bác sĩ lấy xương sườn xương chậu bệnh nhân (xương tự thân) để vá Tuy nhiên, điều đồng nghĩa với việc bệnh nhân phải trải qua phẫu thuật nữa, đau đớn, có nguy nhiễm trùng Không dừng lại sản phẩm Không có mảnh ghép xương sọ, TS Phan Văn An cộng nghiên cứu, chế tạo xương pirocacbon xốp dùng để trám ổ khuyết xương Đó miếng cacbon dạng bán thành phẩm có độ dày 1-2cm, rộng 5-15cm dài 10-15cm Để sản xuất cacbon xốp, nhóm tạo vi cầu cacbon, bên chứa không khí, dùng số vật liệu polymer để liên kết vi cầu Sau trải qua trình cacbon hoá nhiệt phân, họ thu xương pirocacbon xốp Một mảnh cacbon xốp dài 10-15cm dùng cho khoảng 10 bệnh nhân, với giá thành khoảng triệu đồng/tấm, rẻ 5-10 lần so với xương Interpore 200 Mỹ Hydroxyapatite Italia Hiện có Nga Việt Nam sử dụng loại vật liệu để trám ổ khuyết xương Trong năm 2003, PGS.TS Nguyễn Ngọc Liêm thuộc Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 thử nghiệm nạo u xương lành tính cho 15 bệnh nhân dùng pyrocacbon xốp trám đầy ổ khuyết Kết theo dõi năm sau mổ cho thấy ổ trám vững, không bị thải loại, viêm nhiễm, chức khớp lân cận bình thường, bệnh nhân lại, tì nén không đau Do có lỗ xốp nên sau thời gian trám, tổ chức xương phát triển xuyên qua phần trám Nói cách khác, cacbon xốp đóng vai trò giá cố định cho phát triển cốt bào Trước ghép Trong ghép mảnh cacbon Sau ghép TS An sản phẩm ống chân giả làm cacbon 10 ...BÀI LÀM: Cuộc cách mạng vật liệu Trong khoa học đại, vật liệu coi trụ cột lớn Thế kỷ 21, vật liệu với tính cao đa trở thành trọng tâm nghiên cứu khoa học, thước đo tiến khoa học kỹ thuật... nóng vật liệu là: vật liệu nano (để chế tạo vật cực nhỏ), vật liệu siêu dẫn (cho phép dòng điện cường độ cực lớn chạy qua gần điện trở), vật liệu sinh học, vật liệu điện tử, vật liệu quang điện Vật. .. khối tinh thể gốc, vật liệu tạo kim loại, vật liệu bán dẫn, nam châm, vật liệu cách điện Với việc phát vật liệu này, nhà khoa học không bác bỏ quan niệm trước cho rằng, vật liệu siêu mỏng cỡ