Tài liệu tham khảo về vật liệu titan
TRƯỜNG ĐH TRẦN ĐẠI NGHĨA KHOA KĨ THUẬT CƠ SỞ BỘ MÔN VẬT LIỆU HỌC BÀI TẬP LỚN VẬT LIỆU NANO Sinh viên thực hiện:Huỳnh Văn Khánh Nguyễn Ngọc Khánh Hòa Nguyễn Khải Hồn Nguyễn Chí Hồng Lân Lớp: 17DDS07041 Giáo viên hướng dẫn:Đào Ngọc Lâm TP.Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng năm 2019 LỜI MỞ ĐẦU Vật liệu tất vật rắn người sử dụng phục vụ cho sống mình,xa xưa từ thời đồ đá đến sống công nghiệp 4.0 Do vật liệu yếu tố người cần để xây dựng sở vật chất cho văn minh nhân loại Có nhiều loại vật liệu với tính ứng dụng khác Khoa học phát triển loại vật liệu phát đời Trong khơng thể không kể đến vật liệu nano Trong vài thập niên trở lại NaNo ứng dụng nhiều đời sống trở thành vật liệu hữu dụng nhiều ngành công ngiệp Vậy, tìm hiểu vật liệu nano ứng dụng lĩnh vực quan trọng nào? Hãy chúng tơi tìm hiểu MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NANO Khái Niệm Vật Liệu Nano Nguồn Góc Của Vật Liệu Nano Tính Chất Vật Liệu Nano Phân Loại Vật Liệu Nano CHƯƠNG II: CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO Phương Pháp Từ Trên Xuống Phương Pháp Từ Dưới Lên Phương Pháp Vật Lí Phương Pháp Hoá Học Phương Pháp Tổng Hợp CHƯƠNG III: TIỀM NĂNG VÀ ỨNG DỤNG Nguy Cơ Tiềm Ẩn Ứng Dụng Tiêu Biểu Trong Đời Sống Tương lai CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NANO Khái Niệm: Nói cách đơn giản, khoa học nano khoa học nghiêm cứu vật chất kích thướt nhỏ-kích thướt nanomét (nm) Một nano phần tỉ mét (m) hay phần triệu milimet (mm) Vật liệu nano vật liệu chiều có kích thướt nanomet Về trạng thái vật liệu, người ta chia thành ba trạng thái, rắn, lỏng khí Nguồn Gốc Khái niệm nano nhắc đến năm 1959 nhà vật lý người Mỹ Richard Feynman đề cập tới khả chế tạo vật chất có kích thước siêu nhỏ từ trình tập hợp nguyên tử, phân tử Một thiết bị sữ dụng nhiều lĩnh vực nano kính hiển vi quét sử dụng hiệu ứng đường ngầm STM (Scaning Tunnelinh Micrócope ) có khả quan sát đến kích thướt vài ngun tử hay phân tử Ngồi thiết bị khác kính hiển vi dò đầu qt STM Nó chủ yếu bao gồm đầu dò cực nhỏ qt bề mặt Khi đầu dò quét bề mặt , hiệu ứng đường ngầm , ađiện tử vượt qua khoảng không gian bề mặt vật liệu đầu dò Kỉ thuật làm cho người quan sát hiểu rỏ lĩnh vực nano Tính Chất Của Vật Liệu Nano Vật liệu nano có kích thướt nhỏ khoảng 1-100 nm có tính chất thú vị khác hẳn so với vật liệu thường thấy Sự thay đổi tính chất cách đặc biệt kích thướt nano cho hiệu ứng bề mặt kích thướt tới hạn vật liệu nano Hiệu ứng bề mặt : Ở kích thướt nano, tỉ lệ nguyên tử bề mặt thường lớn so với tổng thể tích hạt Các nguyên tử bề mặt đóng vai trò tâm hoạt động vật liệu nano thường có hoạt tính hóa học cao Kích thướt tới hạn : tính chất vật lý , hóa học tính chất điện, tính chất từ quang… vật liệu có kích thướt tới hạn mà kích thước tính chất khơng tuân theo định luật với vật liệu vĩ mơ thường gặp Vật liệu nano có tính chất đặc biệt kích thướt (1-100nm) nằm phạm vi kích thước giới hạn tính chất điện, từ, quang… vật liệu Phân Loại Vật Liệu Nano Vật liệu nano tập trung nghiêm cứu , chủ yếu vật liệu rắn, sau đến chất lỏng khí Về hình dáng vật liệu, người ta phân thành loại sau: - Vật liệu nano không chiều (cả Ba chiều có kích thước nano, khơng chiều tự cho điện tử ), ví dụ: đám nano, hạt nano - (Hạt nano) - Vật liệu nano chiều vật liệu hai chiều có kích thướt nano, điện tử tự chiều (hai chiều cầm tù), ví dụ : dây nano, ống nano (Hình ảnh ống nano) (hình ảnh Dây nano) - Vật liệu nano hai chiều vật liệu chiều có kích thướt nano, hai chiều tự do, ví dụ : màng mỏng Ngồi có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite có phần vật liệu có kích thướt nano , cấu trúc nano không chiều, chiều , hai chiều xen lẫn CHƯƠNG II : CHẾ TẠO VẬT LIÊU NANO Phương Pháp Từ Trên Xuống (Top-down) Nguyên lý: dùng kĩ thuật nghiền biến dạng đẻ biến vật liệu thể khối với tổ chức hạt thô thành cở hạt kích thướt nano Trong phương pháp nghiền, vật liệu dạnh bột trộn lẫn với viên bi làm từ vật liệu cứng đặc cói Máy nghiền làm nghhiền lắc, nghiền rung nghiền quay (còn gọi nghiền kiểu hnahf tinh) Trong thực tế bin mặt trời hay thiết bị quang điện thiết bị vi điện tử người tạo theo “con đường” phương pháp từ xuống (top-down) “con đường” từ vật liệu có cấu trúc lớn đến vật liệu có cấu trúc nano Phương pháp từ lên (bottom-up) Nguyên lý: Hình thành vật nano từ nguyên tử hạt ion Phương pháp từ lên phát triển mạnh mẽ tính linh động chất lượng sản phẩm cuối Phần lớn vât liệu nano dùng chế tạo từ phương pháp Phương pháp từ lên phương pháp hóa hoc kết hợp hai Đỉnh cao trình tiến hóa q trình thiết kế “từ lên” (bottom-up) Dùng thành phầp đơn giảnn nhất, để cuối hoàn thành cấu trúc phức tạp nhất(nhiệt độ – Phương pháp vật lý Là phương pháp tạo vật liệu nano từ nguyên tử chuyển pha Nguyên tử để hình thành vật liệu nano tạo từ phương pháp vật lý: bốc bay nhiệt(đốt, phóng xạ, phóng điện khò quang) Phương pháp chuyển pha: vật liệu nung nóng cho nguội với tốc độ nhanh để thu trạng thái vơ định hình- tinh thể (kết tinh)(phương pháp làm nguội nhanh) Phương pháp vật lý thường dùng để tạo hạt nano, màng nano, ví dụ : ổ cứng máy tính (ổ cứng máy tính) Phương pháp hóa học Là phương pháp tạo vật liệu nano từ ion Phương pháp hóa học có đặc điểm lả đa dạng tùy thuộc vào vật liệu cụ thể mà người ta phải thai đổi kỹ thuật cho phù hợp Tuy nhiên, phân loại phương thức hóa học thành hai loại: hình thành vật liệu nano từ pha lỏng (phương pháp kết tủa, sol-gel, ) từ pha khí (nhiệt phân ) Phương pháp tạo hạt nano, đay nano, ống nano, màng nano, bột nano, Phương Pháp kết hợp Là phương pháp tạo vật liệu nano nguyên tắc vật lý hóa học : Điện phân,ngưng tụ từ khí ga , Phương pháp tạo hạt nano, dây nano, ống nano, màng nano , bột nano,… Trong thực tế hệ thống sinh học sinh vật sử dụng đường từ lên (bottom-up) dường từ láp rắp ráp phân tử thành cấu trúc nano thành cấu lớn Hiện nay,phương pháp nano kết hợp cho lắp rắp thiết bị quang học, điện tử rẽ tiền lại có hiệu cao CHƯƠNG III TIỀM NĂNG VÀ ỨNG DỤNG Ứng Dụng Tiêu Biểu Trong Đời Sống a) Trong y học: -Y tế tác dụng lớn cơng nghệ nano Ví dụ việc điều trị bệnh ung thư, nhiểu phương pháp điều trị khác thử nghiệm để hạn chế khối u phát triển tiêu diệt chúng cấp độ tế bào Các hạt nano đưa đén khối u thể , sau chúng tăng nhiệt độ tia lasẻ hồng ngoại chiếu từ bên ngồi để tiêu thụ khối u Không dừng lại đó, nhà khoa học nghiên cứu dự án nano-robot vơ đặc biệt.Với rơbot có kích thướt nhỏ, vào bên thể người đưa thuốc điều trì đén nhừng phận cần thiết Việc cung cấp thuốc cách trực tiếp làm tăng khả hiệu điều trị (Robot nano tiếp cận trực tiếp khối u) b) Môi trường: -Chế tạo màng lọc nano lọc phân tử gây ô nhiễm; chất hấp phụ, xúc tác nano dùng để xử lý chất thải nhanh chóng hồn tồn c) Cơng nghệ nano đồ điện tử quanh Công nghệ nano đóng góp khơng nhỏ lĩnh vực điện tử, đặc biệt công nghệ lượng Nhắc đến cơng nghệ nano, bạn nghĩ đến dự án khoa học tiến hành giáo sư hàng đầu phòng thí nghiệm, cơng nghệ cao cấp tiên tiến Tuy nhiên thực tế bạn sử dụng số sản phẩm công nghệ nano lúc Những vi xử lý làm từ vật liệu nano phổ biến thị trường, số sản phẩm chuột, bàn phím phủ lớp nano kháng khuẩn Cơng nghệ nano đóng góp khơng nhỏ lĩnh vực điện tử, đặc biệt công nghệ lượng Pin nano tương lai có cấu tạo theo kiểu ống nanowhiskers Cấu trúc ống khiến cực pin có diện tích bề mặt lớn nhiều lần, giúp lưu trữ nhiều điện Trong kích thước viên pin ngày thu hẹp lại e) Công nghệ nano ứng dụng may mặc Ngành công nghiệp thời trang bước sang trang với việc áp dụng công nghệ nano số loại vải đặc biệt Kể từ đầu năm 2000, ngành công nghiệp thời trang bước sang trang với việc áp dụng công nghệ nano số loại vải đặc biệt Một ý tưởng vô đặc biệt với loại quần áo có khả diệt vi khuẩn gây mùi khó chịu quần áo trở thành thực với việc áp dụng hạt nano bạc Các hạt nano bạc thu hút vi khuẩn tiêu diệt tế bào chúng Ứng dụng hữu ích áp dụng số mẫu quần áo thể thao đặc biệt sử dụng loại quần lót khử mùi Không dừng lại công dụng khử mùi, cơng nghệ nano biến áo bạn mặc thành trạm phát điện di động Sử dụng nguồn lượng gió, lượng mặt trời với cơng nghệ nano bạn sạc điện cho smartphone lúc nơi Ứng dụng sử dụng rộng rãi với ý tưởng chế tạo buồm vật liệu nano, với khả chuyển hóa lượng tự nhiên thành điện Tuy nhiên ứng dụng q trình thử nghiệm f) Cơng nghệ nano tự nhiên Ứng dụng công nghệ nano tìm thấy tự nhiên Có thật ứng dụng cơng nghệ nano tìm thấy tự nhiên Ví dụ ứng dụng cơng nghệ nano loại vải khiến chúng không thấm nước bụi bẩn, bạn thấy điều tương tự giọt nước lăn bề mặt sen Bề mặt sen bao phủ lớp lơng đặc biệt có kích thước cỡ nanomet, khiến giọt nước ngấm hay bám vào bề mặt Mô điều này, nhà khoa học tạo lớp ống nano siêu nhỏ bề mặt vải từ tạo quần áo không thấm nước chống bụi bẩn Một ví dụ khắc với lồi tắc kè dự án nghiên cứu thiết bị tường nhóm nghiên cứu Robert Full đại học Berkeley Các nhà khoa học phát rằng, ngón chân tắc kè bao phủ lớp lơng có kích thước siêu nhỏ, giúp chúng bám dính vào bề mặt mịn theo lực van der Waals (độ bám dính phân tử) Mơ điều đó, nhà khoa học tạo miếng đệm với lớp ống nano siêu nhỏ mà hỗ trợ người leo núi bám tốt vách đá Xã hội người phát triển, nhiên học tập nhiều điều từ tự nhiên Điều quan trọng công nghệ khoa học phát triển phải góp phần thúc đẩy sống, tiêu diệt sống thiên nhiên g) Thực phẩm từ công nghệ nano Công nghệ nano giúp lưu trữ thực phẩm lâu Cơng nghệ nano nghiên cứu, phân tích thiết kế quy mô nhỏ cỡ nano met, sử dụng công nghệ nano để làm đồ ăn liệu đủ giúp no? Thật may không ăn đồ ăn làm từ công nghệ nano, nhiên công nghệ nano làm thay đổi cách thức ăn ăn hàng ngày Các nhà khoa học tiến hành thử nghiệm thay đổi loại thực phẩm cấp độ nguyên tử phân tử, khiến loại thực phẩm thay đổi hương vị giàu dinh dưỡng Điều đồng nghĩa với việc thưởng thức ăn với hương vị vơ lạ mà giá trị dinh dưỡng cao nhờ công nghệ nano thực phẩm Công nghệ nano giúp lưu trữ thực phẩm lâu nhiều lần cách tạo vật liệu đựng thực phẩm có khả diệt khuẩn Chúng ta thấy nhiều loại tủ lạnh phủ lớp nano bạc bên để tiêu diệt vi khuẩn Thậm chí số loại hộp thực phẩm cao cấp phủ lớp bạc nano bên Công nghệ nano tương lai Cơng nghệ nano có khả tiềm tàng lớn Các nhà khoa học khẳng định vai trò cơng nghệ nano Tuy nhiên, khơng phải lĩnh vực áp dụng cơng nghệ Đằng sau loạt liên quan yếu tố đạo đức (khi sử dụng nanotech để can thiệp vào việc biến đổi gen), yếu tố xã hội yếu tố người Bộ trưởng Bộ Khoa học Công nghệ Anh, Lord Sainsbury nói: "Cơng nghệ nano có khả tiềm tàng lớn Nó đem lại nhiều lợi ích nhiều lĩnh vực khác Tuy nhiên, buộc phải xem xét chúng góc độ khác, góc độ đạo đức, sức khoẻ, an tồn phản ứng xã hội" Chính thế, nước Anh nhanh chóng cho nghiên cứu khả phát triển loại hình cơng nghệ đưa chúng vào điều luật ứng dụng chặt chẽ Tuy nhiên giới khoa học dự báo, tương lai không xa, công nghệ nano chiếm lĩnh hầu hết lĩnh vực khoa học chủ đạo người CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN Qua đặc điểm cấu tạo, ứng dụng nano sống, hình dung nano ngày đóng vai trò quan trọng sống người chúng ta, hứa hẹn vật liệu thiếu thay lĩnh vực Bên cạnh vật liệu nano hứa hẹn với người tương lai không xa , nhiên k phủ nhận số khía cạnh lợi dụng cho mục đích xấu để lại hậu quẩ nặng nề Khơng có hồn hảo v, nghiên cứu phát triển vật liệu nano theo chiều hướng tích cực, biến thành vật liệu hữu ích mặt để ngành vật liệu ngày phát triển Xã hội ngày đại, tốt đẹp hơn, tiện nghi hơn! ... hiểu vật liệu nano ứng dụng lĩnh vực quan trọng nào? Hãy chúng tơi tìm hiểu MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NANO Khái Niệm Vật Liệu Nano Nguồn Góc Của Vật Liệu Nano Tính Chất Vật Liệu. .. loại vật liệu với tính ứng dụng khác Khoa học phát triển loại vật liệu phát đời Trong khơng thể khơng kể đến vật liệu nano Trong vài thập niên trở lại NaNo ứng dụng nhiều đời sống trở thành vật liệu. .. mặt vật liệu đầu dò Kỉ thuật làm cho người quan sát hiểu rỏ lĩnh vực nano Tính Chất Của Vật Liệu Nano Vật liệu nano có kích thướt nhỏ khoảng 1-100 nm có tính chất thú vị khác hẳn so với vật liệu