Slide vật liệu gốm sứ và cơ hội nghề nghiệp môn vạt liệu nano và mảng mỏng

an co ng c om VẬT LIÊU GỐM SỨ CƠ HỘI NGHỀ NGHIỆP cu u du o ng th PGS.TS ĐỖ QUANG MINH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp HCM CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng c om Phần mở đầu: KHÁI NiỆM VẬT LiỆU CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU THÀNH PHẦN co - sản phẩm công nghệ với chất ng  Vật liệu : CẤU TRÚC cu u du o ng th an liệu tính chất cần thiết - hình dạng, kích thước phù hợp mục đích sử dụng  Thể thống nhất: thành phần – cấu trúc – tính chất – cơng nghệ CuuDuongThanCong.com TÍNH CHẤT CÔNG NGHỆ https://fb.com/tailieudientucntt .c om PHÂN LOẠI VẬT LIỆU ng  Theo thành phần hóa học, phân bốn nhóm: cu u du o ng th an co - Gốm sứ, thủy tinh ximăng, - Vật liệu polyme, - Kim loại hợp kim, - Composite  Theo cấu trúc: - Cấu trúc tinh thể (đơn tinh thể đa tinh thể) - Cấu trúc vô định hình (vô cơ, hữu cơ) vật liệu nano (vi tinh thể) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om KIM LOẠI  Vật liệu kim loại kết hợp nguyên tố kim loại cu u du o ng th an co ng Fe, Al, Cu, Ag, Au… - Liên kết kim loại: Nguyên tử định vị, mây electron tự bay quanh - Cấu trúc: tinh thể - Cơng nghệ tạo hình chính: đúc, gia cơng cán, kéo, rèn dập, nguội… - Tính chất: dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt, khơng bền hóa  Do vai trị sắt (Fe), chia: - Kim loại chứa sắt (đen) - Kim loại không chứa sắt (màu) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om VẬT LIỆU POLYMER ng  Polymer vật liệu hữu thành phần  ng du o  u  cu  th an co C, O, H … có khối lượng phân tử lớn, cấu trúc sợi dài với nhiều phân nhánh Cấu trúc: vơ định hình Liên kết chính: cộng hóa trị, Van der Wall, Hydro Cơng nghệ chính: tạo hình miền biến mềm Tính chất: có khoảng biến mềm, không dẫn điện, nhiệt độ biến dạng thấp CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om VẬT LIỆU CERAMIC (GỐM) ng  KHÔNG PHẢI LÀ KIM LOẠI, KHÔNG PHẢI LÀ POLYMER  Thường hợp chất kim loại phi kim (Có oxy: Al2O3, cu u du o ng th an co SiO2 không oxy: SiC, BN, Si3N4…)  Liên kết chính: ion cộng hóa trị  Cấu trúc: tinh thể, vơ định hình  Cơng nghệ: cơng nghệ gốm (kết khối nguyên liệu bột nhiệt độ cao)  Tính chất: dịn, cứng, cách điện, cách nhiệt, nhiệt độ biến dạng cao, bền hóa…  Phân loại: - Vật liệu truyền thống: dân dụng (gốm sứ, xi măng), sử dụng đất sét làm nguyên liệu - Vật liệu phát triển: vật liệu kỹ thuật (vật liệu kết cấu, vật liệu điện, điện tử…) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om COMPOSITE Kim loại co an th COMPOSITE Gốm Polymer cu u du o ng hợp) từ hai cấu tử (thành phần) trở lên:  - trường phân tán (pha liên kết),  - pha phân tán  Kết hợp đặc tính tốt pha thành phần ng  Là vật liệu kết hợp (tổ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt  Rất khó định nghĩa xác ng  Một số cách xem xét nay: c om VẬT LiỆU CERAMIC cu u du o ng th an co - Thành phần: Kim loại+phi kim (Oxit, Carbide, Nitride…) - Kiểu liên kết (ion cộng hóa trị) - Hóa tinh thể (cấu trúc tinh thể) - Vi mơ - Công nghệ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt KiỂU LIÊN KẾT Nhận xét  Kim loại: liên kết kim loại th an co ng  Polymer: liên kết phân tử  Ceramic:ion cộng hóa trị  Kiểu liên kết khơng phải tiêu chí rõ ràng cu u du o ng Vật liệu % liên kết ion CaF2 89 MgO 73 NaCl 67 Al2O3 63 SiO2 51 Si3N4 30 ZnS 18 SiC 12 c om Liên kết ion chất vô CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ng th an co ng c om Sự hình thành cấu trúc ceramic du o  Độ bền vững cấu trúc phụ thuộc tỷ lệ Rcation : Ranion u  Các cation chiếm phần lỗ trống, không cu thiết phải lấp đầy lỗ trống  Sự tỷ lượng (stoichiometry): tất loại lỗ trống bị lấp đầy, cation lại phải vào loại lỗ trống khác CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ng < 0.155 Số Đa diện phối trí phối trí # Đường co Tỷ lệ c om Số phối trí bán kính ion Tam giác 0.225 0.414 Tứ diện 0.414 0.732 0.732 - 1.0 cu u du o ng th an 0.155 0.225 Bát diện CuuDuongThanCong.com lập phương https://fb.com/tailieudientucntt .c om KiỂU CẤU TRÚC AX cu u du o ng th an co ng  AX– CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng c om KiỂU CẤU TRÚC AX CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng c om KiỂU CẤU TRÚC AX2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng c om KiỂU CẤU TRÚC ABX3 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng c om Ceramic Silicat CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng c om Ceramic Silicat tinh thể CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu a) u du o ng th an co ng c om Thủy tinh Silicat c) b) Các tứ diện xếp không theo trật tự, tạo nhiều lỗ trống Các cation lấp vào vị trí lỗ trống (biến tính) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt : Na + : Ca 2+ Ceramic tinh thể: khơng có lệch mạng Do độ bền liên kết (ion + cộng hóa trị) lớn Ceramic có tính dịn Thủy tinh: tương tự ceramic tinh thể, khơng có lệch mạng Vật liệu biến dạng dòng chảy nhớt trình phá hủy tái tạo lại liên kết nguyên tử Biến dạng trượt lên lớp chất lỏng Khái niệm chất rắn: Chất rắn chất có độ nhớt từ 1012 poaz trở lên du o ng th an co ng c om Thủy tinh Silicat cu u Độ nhớt thƣớc đo sức cản thủy tinh chống lại biến dạng F / A dv / dy dv / dy CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt du o • Where dt u d ng th an co ng c om ĐỘ NHỚT cu – η Viscosity – σ Tensile Stress – ε Tensile Strain CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Zeolite Me n x/n [ Al x Si y O ( x y) c om Silicat cấu trúc khung ] mH O ng  Trong khung zeolite, x ion Al3+ thay (x+y) ion Si4+ co  Điện tích dư bù nMe+ (hoặc Men+),khơng nằm cu u du o ng th an khung zeolite  Phần không gian rỗng lấp đầy mH2O  Ví dụ: natrolite Na16[Al16Si32O256].16H2O, sabazite [Al2Si4O12].6H2O CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng c om Các dạng thù hình cacbon CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ng cu u du o ng th an co Gốm sứ (ceramic) mặt cấu trúc vi mô vật liệu rắn vô với cấu trúc dị thể, thành phần khoáng hóa khác Thành phần pha vật liệu gốm sứ gồm pha đa tinh thể, pha thủy tinh pha khí Các sản phẩm gốm sứ sản xuất từ nguyên liệu dạng bột mịn, tạo hình đem nung đến kết khối nhiệt độ cao .c om Theo quan điểm cấu trúc vi mô CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Quan điểm đại: công nghệ ceramic c om Ximăng Công nghệ bột ng a Ép co b Kết khối an Các trình cơng nghệ khác th a Sol-gel e Phún xạ du o • BỘT • TẠO HÌNH cu d Oxy hóa nhiệt u c Đơn tinh thể ng b Phỏng sinh học (Bio mimetic) f PLD • NUNG KẾT KHỐI g CVD h MEMS CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... loại: - Vật liệu truyền thống: dân dụng (gốm sứ, xi măng), sử dụng đất sét làm nguyên liệu - Vật liệu phát triển: vật liệu kỹ thuật (vật liệu kết cấu, vật liệu điện, điện tử…) CuuDuongThanCong.com... co Gốm sứ (ceramic) mặt cấu trúc vi mô vật liệu rắn vô với cấu trúc dị thể, thành phần khoáng hóa khác Thành phần pha vật liệu gốm sứ gồm pha đa tinh thể, pha thủy tinh pha khí Các sản phẩm gốm. .. KHÁI NiỆM VẬT LiỆU CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU THÀNH PHẦN co - sản phẩm công nghệ với chất ng  Vật liệu : CẤU TRÚC cu u du o ng th an liệu tính