GiỚI THIỆU VỀ KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LiỆU NANO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU MỚI GiỚI THIỆU VỀ KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LiỆU NANO GVHD: TRẦN VĂN KHẢI NHÓM SINH VIÊN THỰC HiỆN: NGUYỄN MINH QUÂN NGUYỄN HÙNG NHÂN NGUYỄN LONG NGUYỄN GIA LAI NỘI DUNG I LỊCH SỬ HÌNH THÀNH CỦA VẬT LIỆU NANO II SỰ HÌNH THÀNH VẬT LiỆU NANO III CÁC TÍNH CHẤT CỦA VẬT LiỆU NANO IV ỨNG DỤNG ĐiỂN HÌNH CỦA VẬT LiỆU NANO I Lịch sử hình thành vật liệu nano: 1.Lịch sử vật liệu nano: Kể từ tổ tiên lần biết học đốt lửa (khoảng 17000 năm trước) Con người sản xuất vật liệu Nano, từ khói bụi lửa tạo hạt nano Sau hàng ngàn năm vài nơi, tổ tiên biết sử dụng vật liệu Nano mà họ vơ tình tạo này.Xuất Trung Quốc (Châu á) Maya (Bắc mỹ trung mỹ) vật liệu y học cổ truyền Và Italia ( Châu âu)trong sơn I Lịch sử hình thành vật liệu nano: 1.Lịch sử vật liệu nano: Đến kỷ thứ 4, La Mã, người ta biết ứng dụng vật liệu nano nghệ thuật làm ly từ hạt vàng bạc có kích thước nano với màu sắc rực rỡ I Lịch sử hình thành vật liệu nano: 1.Lịch sử vật liệu nano: Cốc Lycurgus xuất vào kỉ thứ sau công nguyên La Mã Bằng phương pháp phân tích đại cho biết vật liệu làm cốc bao gồm hạt nano bạc vàng với tỷ lệ 7:3 với kích thước hạt bột 70nm Với màu sắc độc đáo diện hạt nano kim loại Nó có màu xanh quan sát ánh sáng phản chiếu, xuất màu đỏ có ánh sáng truyền qua I Lịch sử hình thành vật liệu nano: 1.Lịch sử vật liệu nano: Tiếp đó, vào kỷ 11 đến 13, Những chiến binh thập tự quân biết ứng dụng vật liệu nano vào chế tạo kiếm Damascus vô sắc bén tinh xảo để chống lại quân đội Hồi giáo Thanh gươm Damascus có độ hồi cao, vô sắc bén bền Bề mặt kiếm vơ sắc sảo mang tính thẩm mỹ cao Nhiều nhà nghiên cứu quan sát kiếm kính hiển vi điện tử thấy có diện ống nano carbon vật liệu nano khác I Lịch sử hình thành vật liệu nano: 1.Lịch sử vật liệu nano: Lịch sử nano diễn sôi kỷ 20, mở đầu phát vật liệu bán dẫn, mở đường cho thu nhỏ tích hợp chip Richard Feyman trình bày giảng tiếng khả lưu trử thông tin lớn vật liệu cấp độ nguyên tử Từ năm 1985 Richard Smalley, giáo sư hóa học vật lý đại học Rice phát cụm 60 nguyên tử carbon ông bán tia laser vào graphite (ruột bút chì) Có hình dạng bóng đá hình mái vòm đặt tên fullerene buckyball 1.1 Lịch sử định nghĩa vật liệu nano: 1.1.1.Lịch sử hình thành vật liệu nano: Hạt nano Cr kim lọai sản xuất Các dạng thù hình carbon: nanidiamond, Các hạt nano vàng đo công nghệ lắng đọng khí trơ fullerenes, ống nano graphene TEM 1.1 Lịch sử định nghĩa vật liệu nano: 1.1.1.Lịch sử hình thành vật liệu nano: 1.1 Lịch sử định nghĩa vật liệu nano: 1.1.1.Lịch sử hình thành vật liệu nano: Hiện nay, nguồn tài nguyên thiên nhiên ngày cạn kiệt, nhu cầu người ngày tăng Do đó, vật liệu nano ngày người quan tâm trọng phát triển Các vật liệu nano tạo thành tạo thành sử dụng rộng rãi như: graphene hạt vàng, bạc kích thước nano, fullerene, nanodiamond,… phương pháp khác 1.3 Các tính chất vật liệu nano: 1.3.4 Tính chất điện, từ, quang học: Tính chất quang: Dãy quang phổ cộng hưởng hạt nano vàng bạc có hình thái, kích thước cấu trúc khác 1.3 Các tính chất vật liệu nano: 1.3.4 Tính chất điện, từ, quang học: Tính chất quang: Hình ảnh TEM nanoprisms bạc phổ tắt dần nanoprisms chuẩn bị chiếu sáng tia laser với bước sóng khác 1.3 Các tính chất vật liệu nano: 1.3.5 Tính chất nhiệt:  Dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng, nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ chuyển pha vài ví dụ tính chất nhiệt phụ thuộc nhiều vào hạt hay kích thước vật liệu nano  Theo phương trình Gibbs- Thomson mơ tả xu hướng giảm điểm nóng chảy với giảm kích thước hạt Ví dụ: Với hạt hình cầu nhiệt độ nóng chảy phụ thuộc đường kính hạt  Ngồi tính dẫn nhiệt vật liệu phụ thuộc vào hình dạng liên kết hạt nano Ví dụ: Độ dẫn nhiệt lớp ống nano đơn vách =240W/mK theo hướng liên kết, liên kết vng góc tăng 10 lần 1.3 Các tính chất vật liệu nano: 1.3.5 Tính chất nhiệt: a) b) Nhiệt độ nóng chảy hạt nano vàng theo hàm kích thước Điểm nóng chảy indium nên nhôm phụ thuộc phương pháp pha chế 1.3 Các tính chất vật liệu nano: 1.3.6 Tính chất hóa học, phản ứng, chức hóa:  Phương pháp hóa học sử dụng hầu hết tất trình chuẩn bị vật liệu nano Khi chuẩn bị vật liệu nano, tùy vào ứng dụng mà chọn phương pháp xử lý hóa học cho phù hơp  Chúng ta xem xét sửa đổi liên kết mạnh như: liên kết cộng hóa trị, ion, kim loại vật liệu; định nghĩa rộng hơn, tương tác yếu liên kết hydro tương tác van der Waals, phần vật liệu nano xem xét  Một lĩnh vực quan trọng hóa học nanocarbon q trình oxy hóa, cắt giảm chức hóa graphene 1.3 Các tính chất vật liệu nano: 1.3.6 Tính chất hóa học, phản ứng, chức hóa: a) phân tử graphene thể kích thước hình dạng khác nhau, chủ yếu dạng 2-D Tuy nhiên chuyển sang cấu trúc 3-D b) Biến thể phân tử B80 cách hình thành phức với kiềm 1.3 Các tính chất vật liệu nano: 1.3.7 Hiện tượng vật liệu nano mơi trường ăn mòn:  Một số ứng dụng cổ xưa trung cổ vật liệu nano hướng tới phòng chống ăn mòn Các gương đồng Trung Quốc gương đồng màu đen với lớp phủ bề mặt làm hạt nano SnO2  Màu sơn xanh người Maya không màu đẹp thời điểm đó, mà có khả chống ăn mòn giữ lại tính chất hàng kỷ bị chơn vùi đất  Trong số trường hợp, vật liệu nano thể tính chống ăn mòn tương tự tệ vật liệu dạng khối Hiệu ứng chủ yếu tập trung cao khuyết tật hạt nano dây nano 1.3 Các tính chất vật liệu nano: 1.3.7 Hiện tượng vật liệu nano mơi trường ăn mòn: Hình SEM TEM cho thấy lớp phủ vật liệu nano có tác dụng chống ăn mòn siêu hợp kim Ni (K52) kết tủa cách thổi lớp cấu trúc nano hợp kim lên bề mặt mẫu vật 1.4 Ứng dụng điển hình vật liệu nano: 1.4.1 Các chất xúc tác chất xúc tác mẫu  Phản ứng xúc tác không đồng cần diện tích bề mặt cao trình thực bề mặt, vật liệu nano thích ứng khác từ hạt lớn có tính chọn lọc khác  Trong bề mặt xúc tác mặt phẳng tinh thể khác vùng khiếm khuyết khác bề mặt thúc đẩy phản ứng khác điều kiện tương tự 1.4 Ứng dụng điển hình vật liệu nano: 1.4.1 Các chất xúc tác chất xúc tác mẫu Phản ứng hydro hóa pyrrole xúc tác với hạt nano Pt có kích thước khác sản phẩm phản ứng hỗn hợp pyrrolidine nbutylamine cho nhỏ (1-2 nm) hạt chủ yếu n-butylamine cho lớn (3-5 nm) hạt; lượng butan ammonia gia tăng dần với gia tăng kích thước hạt 1.4 Ứng dụng điển hình vật liệu nano: 1.4.2 Chuyển đổi lưu trữ lượng:  Thu lượng chủ yếu cách chuyển đổi lượng tự nhiên lượng điện vật liệu nano sử dụng để nâng cao hiệu  Thước đo hiệu vật liệu chuyển đổi nhiệt điện tham số ZT, tỷ lệ hệ số Seebeck độ dẫn nhiệt điện vật liệu 1.4 Ứng dụng điển hình vật liệu nano: 1.4.2 Chuyển đổi lưu trữ lượng: Sự phát triển hình thái MnO2 theo thời gian tổng hợp thủy luyện để tạo siêu điện cực với dây nano có 150-200 F/g 1.4 Ứng dụng điển hình vật liệu nano: 1.4.3 Cảm biến vật liệu nano:  Vật liệu nano lựa chọn tuyệt vời để sử dụng yếu tố hoạt động cảm biến hóa học Để đạt độ nhạy cao, vật liệu cần phải có độ phân tán cao  Kích thước hình dáng hạt quan trọng Sự thay đổi hình dạng, số lượng, cấu hình cạnh góc ngun tử tạo khác biệt xảy tín hiệu đo  Cảm biến dựa dao động cảm biến dựa dao động nâng cao (FES).Phương pháp dựa nguyên tắc đo tín hiệu hàm thời gian, phân tích tín hiệu này, xác định mật độ lượng quang phổ khoảng tần số đặc trưng để xác định mơi trường hóa học 1.4 Ứng dụng điển hình vật liệu nano: 1.4.3 Cảm biến vật liệu nano: SEM TEM hình ảnh nanoplatelets oxit vonfram TEM dây nano WO2.72 Đo nồng độ khác H2S sử dụng cảm biến nanoplatelet Đo khí cảm biến: Tín hiệu cảm biến hàm hàm H2S 250 ◦C Đồ thị so sánh cho thấy nhạy cảm cấu trúc nano hàm nhiệt độ nồng độ CÁM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ QUAN TÂM LẮNG NGHE!!!!!! ... THÀNH CỦA VẬT LIỆU NANO II SỰ HÌNH THÀNH VẬT LiỆU NANO III CÁC TÍNH CHẤT CỦA VẬT LiỆU NANO IV ỨNG DỤNG ĐiỂN HÌNH CỦA VẬT LiỆU NANO I Lịch sử hình thành vật liệu nano: 1.Lịch sử vật liệu nano: Kể... vật liệu nano: 1.3.1 Hình thái học vật liệu nano Sơ đồ mô vật liệu nano 3-D, 2-D, 1-D, 0-D 1.3 Các tính chất vật liệu nano: 1.3.1 Hình thái học vật liệu nano Cấu trúc 0-D: Hình ảnh TEM hạt nano. .. liệu nano: 1.3.3 Tính chất học vật liệu nano:  Vật liệu nano vật liệu cấu trúc nano có tính chất học riêng biệt chiều dài liên kết ngắn làm vật liệu bền cứng  Các kích thước giới hạn đơn vị vật