25
Độ dẫn điện của vật liệu nanocomposit dựa trên ống nano cacbon.
Cấu trúc vi mô của vật liệu tổng hợp nano dựa trên ống Nano cacbon có thể được hình thành là một hỗn hợp hai pha, với chất độn cacbon làm thể vùi và chất kết dính polyme làm chất nền. Tất cả các tạp chất được cho là có hình cầu. So với ống Nano cacbon hình trụ dài, ống Nano cacbon hình cầu phẳng sẽ có hình dạng gần như giống nhau khi tỷ lệ khung của nó đủ lớn. Cấu trúc vi mô này được thể hiện dưới dạng giản đồ trong hình bên dưới:
Độ dẫn điện hiệu quả của ống Nano cacbon.
Tiến hành thực hiện hai bước để nghiên cứu dữ liệu thực nghiệm về độ dẫn điện của vật liệu tổng hợp ống Nano cacbon. Trong bước đầu tiên, hỗn hợp được thực hiện để đồng nhất. Sử dụng phương pháp tiếp cận hiệu quả-trung bình với điện trở giao diện và độ dẫn điện giao diện. Tập dữ liệu đầu tiên liên quan đến các ống Nano cacbon đa vách trong ma trận polyimide, trong khi tập thứ hai là với các ống Nano cacbon đơn vách và cũng là ma trận polyimide.
Ống Nano cacbon trong màn hình LCD.
LCD là sản phẩm chủ đạo trên thị trường màn hình hiện nay. Nguyên lý cơ bản của LCD là các phân tử tinh thể lỏng (LC) hoạt động như một van ánh sáng để điều khiển ánh sáng. Phân tử LC thường có dạng hình que hoặc dạng đĩa và có thể quay
Hình 1.15 Cấu trúc vi mơ của vật liệu tổng hợp nano CNT và graphene, cho thấy chất độn cacbon (đường liền nét màu đen) trong môi trường hiệu quả và ba đường dẫn màu (một đường dọc
26
trong điện trường. Có thể thấy rằng tồn bộ cấu trúc bao gồm một tế bào phân tử LC, điện cực trong suốt, mô-đun đèn nền, TFT, bộ lọc màu, bộ phân cực, dây kết nối, v.v. Tương ứng, chúng ta có thể tìm thấy các ứng dụng của ống Nano cacbon trong các phần khác nhau của màn hình LCD. Bản thân ống Nano cacbon có thể được xem như một phân tử lớn giống hình que và thể hiện hành vi giống LC. Các phân tử LC đã được trộn lẫn hoặc tích hợp với ống Nano cacbon, và người ta thấy rằng LC có thể sắp xếp các ống Nano cacbon, hoặc ống Nano cacbon cũng có thể được sử dụng để sắp xếp các phân tử LC. LC với ống Nano cacbon cũng cho thấy hiệu suất tốt hơn so với LC.
Tăng cường độ dẫn điện của ống nano cacbon đa vách bằng cách sử dụng tiếp điểm đồng kích thước nano và ý nghĩa của nó đối với độ dẫn điện của đồng tăng cường bằng ống nano cacbon.
Sử dụng các phép đo Quang phổ quét đường ống và dựa chức năng làm việc của kim loại, kết quả ở các phép đo I-V được thu thập bằng cách sử dụng Crom (Cr) sẽ có nhiều điện trở thuần hơn (được biểu thị bằng biểu đồ I-V tuyến tính hơn) hơn so với kết quả thu được bằng cách sử dụng cách sử dụng Vonfram (W) và đồng (Cu). Từ đây có thể mong đợi rằng điện trở được đo bằng cách sử dụng Cr sẽ thấp hơn sử dụng các cách W và Cu. Có thể thấy rằng các phép đo được thực hiện khi sử dụng W và Cr có các phép đo điện trở cao hơn so với các phép đo được thực hiện khi Cu được sử dụng trên tất cả điểm thử. Trong các trường hợp của vị trí sự khác biệt về điện trở giữa Cu và các đầu kim loại khác nằm trong vùng theo thứ tự - kích cỡ. Cũng có thể thấy rằng trên tất cả năm vị trí mà điện trở được đo bằng cách dung Cu là ~ 20 kΩ, bằng với điện trở bên trong của đầu dị Nano. Do đó sẽ khơng quan sát thấy những thay đổi về điện trở khi tách đầu dò, trong khi cách sử dụng vonfram và sử dụng Crom khác nhau đáng kể. Cần lưu ý rằng những giá trị này dành cho ống Nano cacbon đa vách (trong đó sử dụng các chất W, Cr, Cu) và do đó những thay đổi về độ dẫn điện sẽ được tăng lên bằng cách thay thế cả hai cách.
27
Bảng 1.2 Điện trở trung bình (kΩ) và tương đối được đo ở 0,1 V ở mỗi vị trí trong số 5 vị trí cho mỗi kim loại
Vị trí Các đầu riêng biệt (um) Điện trở trung bình Tungsten (W) Chromium (Cr) Copper (Cu) 1 5.80 510 ±7.8 140 ±5.3 22 ±0.1 2 5.41 190 ±3.3 290 ±14.1 23 ±0.1 3 4.87 73 ±1.0 90 ±2.1 21 ±0.1 4 4.50 33 ±0.4 28 ±0.8 24 ±0.4 5 5.57 34 ±1.1 24 ±0.2 19 ±0.3
Ngồi ra, Ống Nano Cacbon cịn các ứng dụng trong vật liệu ngành điện tử:
Phát triển ống Nano cacbon trong vật liệu bán dẫn FET ( là nhóm các linh kiện bán dẫn loại transistor có sử dụng điện trường để kiểm soát tác động đến độ dẫn của kênh dẫn của vật liệu bán dẫn)
Các ống Nano cacbon Transitor trường (FET) này cho thấy các đặc điểm chuyển mạch hiện tại đáng chú ý, trạng thái bật dòng điện rất thấp, cho thấy tốc độ của FETs là không cao. Điều này là do tiếp xúc giữa nguồn / bộ thốt và kênh CNT khơng phải là điện trở thuần. Có mối liên hệ giữa điện trở thuần với ống Nano
Hình 1.16 Hình ảnh kính hiển vi đại diện (A) cho thấy mạng MWCNT được đo bằng một trong các vị trí khác nhau và (B) đồ thị I-V chuẩn hóa
28
cacbon, khi kim loại Palladium ( một kim loại hiếm màu trắng bạc và bóng) được sử dụng làm nguồn và kênh, sẽ làm cho ống Nano cacbon Transitor trường ( FET) loại p trở nên hoàn hảo.
Vật liệu Ống Nano cacbon sử dụng cho mạch tích hợp.
Hệ thống vật liệu CNT lý tưởng được phát triển cho các ứng dụng trong điện tử kỹ thuật số là một dãy song song với mật độ dày đặc các ống Nano cacbon đơn vách giống hệt nhau với đường kính và mật độ thích hợp xấp xỉ 150 ống trên μm.
Hình 1.17 Hệ thống vật liệu ống Nano cacbon cho các ứng dụng điện tử [33] a, Hình ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) của các ống Nano cacbon riêng lẻ