Công nghệ nano ngày càng áp dụng rộng rãi cho nhiều ngành khác nhau, phục vụ cho đời sống của con người một cách tốt hơn. Vậy nano là gì? Công nghệ nano được hiểu ra sao? Cùng Viet
Chem theo dõi bài viết ngay sau đây để trả lời cho các câu hỏi trên nhé.
Đang xem: Tổng quan về vật liệu nano và ứng dụng
Tổng quan về nano là gì?
1. Nano là gì? Công nghệ nano là như thế nào?
Công nghệ nano có thể hiểu đơn giản là kỹ thuật liên quan tới việc thiết kế, phân tích và chế tạo các cấu trúc phân tử bằng cách đưa về hình dạng, kích thước tính theo quy mô nanomet (nm, 1nm = 10-9m)
Có hai phương thức để chế tạo công nghệ nano là Top – Down (chia nhỏ hệ thống lớn đế tạo ra đơn vị với kích thước nano và Bottom – Up (ghép các hạt có kích cỡ phân tử hoặc nguyên tử nhằm thu được kích thước nano).
Nano là gì?
2. Vật liệu nano là gì?
2.1. Vật liệu nano là gì?
Là loại vật liệu với cấu trúc các hạt hay sợi ống hoặc các tấm mỏng,.. có kích thước rất nhỏ, vào khoảng từ 1 – 100 nanomet.
Tìm hiểu về vật liệu nano
2.2. Các dạng tồn tại và hình dáng vật liệu nano
Vật liệu nano có thể tồn dưới các dạng: rắn, lỏng, khí
Có 3 hình dáng vật liệu chính: vật liệu nano không chiều (đám nano, hạt nano), loại một chiều (dây nano, ống nano), hai chiều (màng mỏng). Ngoài ra còn có loại vật liệu mang cấu trúc nano hay nanocomposite.2.3. Vật liệu nano được chế tạo ra sao?
– Phương pháp hóa ướt
Gồm các phương pháp: thủy nhiệt, sol-gel, đồng kết tủa.Với cách này, các dung dịch có chứa ion khác nhau được trộn với nhau theo một tỷ phần thích hợp và dưới tác động của nhiệt độ, áp suất cùng độ p
H,… các vật liệu nano sẽ được kết tủa từ dung dịch. Sau quá trình lọc và sấy khô, người ta thu được vật liệu có kích thước nano.
– Phương pháp cơ khí nano
Gồm có phương pháp pháp tán, nghiền và hợp kim cơ học.Vật liệu dưới dạng bột được nghiền cho ra kích thước nhỏ hơn. Hiện nay, thường sử dụng loại máy nghiền bi hoặc máy nghiền quay.
– Phương pháp bay hơi nhiệt
Bao gồm: phương pháp khắc và lắng đọng trong chân không, vật lý, hóa học.Áp dụng hiệu quả cho chế tạo màng mỏng hay lớp bao phủ bề mặt. Ngoài ra còn có thể dùng trong chế tạo hạt nano bằng việc cạo vật liệu nano từ tấm chắn.
– Phương pháp pha khí
Bao gồm các phương pháp: nhiệt phân, nổ điện, đốt laser và bốc hơi tại nhiệt độ cao, plasma.Nguyên tắc hoạt động: hình thành vật liệu từ pha khí.
Xem thêm: Php – Cách Thức Hoạt Động Và Đặc Điểm Của
– Phương pháp hóa học
Thông qua quá trình phản ứng oxi hóa khử chuyển ion trong dung dịch muối kim loại thành kim loại có kích thước nano. Do các hạt nano có năng lượng lớn nên chúng thường có khuynh hướng liên kết lại với nhau để tạo kích thước bền hơn. Vì vậy, sau phản ứng các hạt được bọc bằng chất bảo vệ, tiêu biểu là nano bạc (bạc keo).
Vật liệu nano được chế tạo như thế nào?
Ứng dụng của nano
2. Ứng dụng của vật liệu nano
Được sử dụng trong làm vật liệu ngăn cách: cửa kính, cửa sổ,…Trong sản xuất màn hình: được thêm vào kính để tăng tính dẻo, nâng cao cường độ, cản tia tử ngoại và bức xạ sóng ngắn mà không gây ảnh hưởng đến khả năng xuyên sáng. Có thể sử dụng thay thế cho mặt kính truyền thống hay mặt kính mạ trắng.Trong gốm sứ: Gốm sứ với kết cấu nano có cường độ và tính dẻo cao gấp nhiều lần so với gốm sứ truyền thống. Bên cạnh đó, nó còn có nhiều tính năng ưu việt như chịu nhiệt, chịu ma sát hay chống ăn mòn chỉ với tỷ trọng bằng 2/5 sắt thép.Đối với ngành vật liệu xây dựng: nhôm khi được thêm hạt nano của loại vật liệu nào đó sẽ tăng gấp hai lần cường độ và tính dẻo.Trong công trình xây dựng: Mái nhà bằng kim loại được phủ thêm lớp vật liệu này có khả năng tự điều chỉnh nhiệt độ của nó giúp cân bằng môi trường khí hậu trong nhà. Sử dụng cảm biến nano trong các bức tường mang đến khả năng tự điều chỉnh tăng giảm nhiệt độ tùy theo thời tiết. Với các bề mặt bếp được làm từ oxit titan khi bị bẩn sẽ được tự làm sạch, ngoài ra còn giúp ngăn chặn vi khuẩn, nấm mốc,…
Hình ảnh về sản phẩm gốm sứ phủ nano
2. Ứng dụng của công nghệ nano
Trong các đồ điện tử: công nghệ nano đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực điện tử đặc biệt là trong chế tạo pin nano với cấu tạo theo kiểu ống nanowhiskers. Cấu trúc này giúp cho phép các cực của pin có diện tích bề mặt lớn hơn nhiều, mang đến khả năng lưu trữ điện năng nhiều hơn với kích thước cục pin ngày càng được thu hẹp.Ứng dụng của công nghệ nano trong y học: các dự án về nanorobot đang được đưa vào nghiên cứu, thử nghiệm. Các con robot với kích thước siêu nhỏ có khả năng đi vào bên trong cơ thể con người để đưa thuốc điều trị tới những bộ phận cần thiết. Việc cung cấp thuốc trực tiếp như vậy giúp tăng hiệu quả điều trị bệnh.
Nanorobot được ứng dụng trong điều trị bệnh để tăng hiệu quả tốt hơn
Đối với ngành may mặc: Việc áp dụng các hạt nano bạc trong khâu xử lý kháng khuẩn mang đến khả năng diệt vi khuẩn gây mùi hôi khó chịu cho quần áo, khăn tắm,…Đối với ngành nuôi trồng thủy sản: với khả năng diệt khuẩn an toàn và không để lại dư lượng, các hạt nano bạc được ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản. Khi đụng phải vi khuẩn có tính axit trong môi trường, các hạt này sẽ sinh ra ion Ag+, chúng có khả năng liên kết mạnh cùng peptidoglycan – thành phần cấu tạo thành tế bào vi khuẩn và gây ức chế khả năng vận chuyển oxy vào bên trong tế bào khiến tê liệt vi khuẩn.
Hy vọng với bài viết trên, Viet
Nano được coi là công nghệ tiên phong của thế kỷ XXI, đây là vật liệu ứng dụng cao trong đời sống và sức khỏe con người. Vậy muốn biết Nano là gì? Được dùng trong lĩnh vực nào, ảnh hưởng gì tới con người, tham khảo ngay bài viết dưới đây của Điện máy Sakura để hiểu hơn về vật liệu và công nghệ Nano nhé!
Tìm hiểu công nghệ và vật liệu Nano là gì?
Tìm hiểu công nghệ Nano là gì?
“Công nghệ Nano (Nanotechnology) là việc sử dụng vật chất ở quy mô nguyên tử, phân tử và siêu phân tử cho các mục đích công nghiệp. Hay có thể hiểu đơn giản là sự phân tích, điều khiển và chế tạo các vật chất bằng cách đưa nó về hình dạng và kích thước phân tử siêu nhỏ từ 1 đến 100 nanomet.”
Thông qua công nghệ Nano tạo ra vật liệu Nano – một loại vật liệu có cấu trúc các hạt, các sợi, ống, hay các tấm mỏng có kích thước rất nhỏ khoảng từ 1 đến 100 nanomet.
Về trạng thái, vật liệu Nano tồn tại dưới 3 dạng: rắn, lỏng, khí.
Xem thêm: “dmv” có nghĩa là gì? ? driver services vietnamese
Về hình dáng, vật liệu Nano phân thành 3 loại sau:
Vật liệu nano không chiều (đám nano, hạt nano): cả ba chiều đều có kích thước nano, không còn chiều tự do nào cho điện tử.Vật liệu nano một chiều (dây nano, ống nano): là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano, điện tử được tự do trên một chiều
Vật liệu nano hai chiều (màng mỏng): là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano, hai chiều tự do
Ngoài ra còn có vật liệu mang cấu trúc nano hay nanocomposite: trong đó có nano một chiều, hai chiều, không chiều đan xen.
Công nghệ và vật liệu Nano được coi như thành phần không thể thiếu trong đời sống con người, tiết kiệm thời gian, rút ngắn khoảng cách chinh phục thêm các công nghệ tiên tiến hơn trong tương lai. Với nhu cầu phục vụ cuộc sống, công nghệ Nano ra đời tạo ra bước chuyển mình vĩ đại trong mọi lĩnh vực đời sống, xã hội và ngay cả sức khoẻ con người.
Các phương pháp chế tạo vật liệu Nano
Có rất nhiều phương pháp chế tạo vật liệu Nano được sử dụng hiện nay bao gồm phương pháp hoá ướt, phương pháp cơ khí nano, phương pháp bay hơi nhiệt, phương pháp pha khí, phương pháp hoá học,…
Phương pháp hoá ướt: thuỷ nhiệt, đồng kết tủa là đặc trưng của phương pháp hoá ướt. Thông qua phương pháp này, dung dịch ion trộn với nhau theo tỷ lệ thích hợp, và các vật liệu Nano kết tủa ra khỏi dung dịch dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, áp suất và độ p
H. Sau khi lọc và làm khô, ta có được vật liệu Nano có kích thước siêu nhỏ. Phương pháp cơ học Nano: bao gồm các phương pháp mài, nghiền và hợp kim cơ học. Trong phương pháp này, vật liệu ở dạng bột được nghiền thành các hạt có kích thước nhỏ hơn. Ngày nay, máy nghiền được sử dụng phổ biến nhất là máy nghiền quay.
Phương pháp cơ học Nano
Phương pháp bay hơi nhiệt: bao gồm in thạch bản, lắng đọng chân không,…Các phương pháp này được áp dụng hiệu quả để sản xuất các màng mỏng hoặc chất phủ bề mặt. Nó cũng có thể tạo ra các hạt nano bằng cách tạo vật liệu nano từ lớp vỏ bảo vệ. Phương pháp pha khí: Gồm các phương pháp nhiệt phân, nổ điện (electro-explosion), đốt laser, bốc hơi ở nhiệt độ cao, plasma. Nguyên tắc của các phương pháp này là hình thành vật liệu Nano từ pha khí.Phương pháp hóa học: Thông qua quá trình phản ứng oxi hoá chuyển ion kim loại sang thành kim loại có kích thước nhỏ hơn. Sau khi chuyển đổi, các hạt nano có năng lượng lớn sẽ có xu hướng liên kết lại với nhau tạo thành micro có kích thước và độ liên kết bền chặt hơn. Sau quá trình phản ứng, hạt nano kim loại được bao bọc bởi một chất bảo vệ.
Ứng dụng của vật liệu Nano trong đời sống
Ứng dụng của vật liệu Nano trong đời sống
Nhờ vào tính ứng dụng cao mà vật liệu Nano được sử dụng ở rất nhiều lĩnh vực của cuộc sống,
Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm: Công nghệ Nano nổi tiếng với chức năng diệt khuẩn, khử trùng giúp thức ăn, nước uống được đảm bảo an toàn, giữ nguyên hương vị. Ngày nay, một số tủ lạnh đã được phủ một lớp nano bạc bên trong để bảo quản thực phẩm tốt hơn, hạn chế mùi. Bên cạnh đó, nhiều thương hiệu cũng cho ra đời dòng máy sục rửa thực phẩm hoàn toàn bằng nano bạc, bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng. Ứng dụng làm màn hình: Các hạt Nano được tích hợp vào chế tạo màn hình điện thoại di động, máy tính xách tay, sẽ giúp kính có đặc tính dẻo, cản được tia tử ngoại và bức xạ sóng ngắn , chống tối đa tia UV khi sử dụng. Đặc biệt, vật liệu Nano sẽ vô tình tạo ra một màng đỡ bên ngoài để khi kính bị vỡ, không gây nguy hiểm. Ứng dụng trong gốm sứ: Ngày nay, việc sử dụng công nghệ Nano trong gốm sứ giúp hô biến các sản phẩm truyền thống thành sản phẩm cao cấp với thiết kế thu hút người dùng. Gốm sứ Nano có tính năng chịu nhiệt, chịu ma sát tốt, chống ăn mòn và dễ vệ sinh. Nano Ti
O2 có khả năng diệt khuẩn tốt, có độ cứng vừa phải, không dễ bong tróc, nứt vỡ như gốm thông thường. Ứng dụng trong vật liệu xây dựng: Thêm các hạt nano vào nhôm sẽ tăng gấp đôi độ bền dẻo. Đây là một công nghệ quan trọng được các công ty sản xuất tấm nhôm và vật liệu làm tường rèm xây dựng sử dụng để cải thiện chức năng của sản phẩm. Chất dẻo Nano Composite có độ bền và dẻo tương tự như thép, nhưng dễ gia công hơn thép và chống tĩnh điện, chống tia cực tím và chống lão hoá. Hiện nay, nano nhựa composite được sử dụng rộng rãi ở Trung Quốc và nhiều nước khác. Kết hợp các vật liệu Nano vào trong sơn giúp sơn có độ chống thấm tuyệt đối, nhất là với khí hậu Việt Nam, vào các mùa nồm ẩm ướt, nước sẽ đọng trên tường và chảy thành giọt xuống chứ không thấm qua lớp sơn.
Ứng dụng trong máy lọc nước
Ứng dụng trong công trình xây dựng: Ứng dụng xây dựng: Mái kim loại được phủ bằng vật liệu nano và có thể điều chỉnh nhiệt độ để cân bằng khí hậu trong nhà. Tương tự, các bức tường được trang bị cảm biến nano, nhiệt độ phòng có thể được điều chỉnh lên xuống theo thời tiết. Gạch phòng tắm được phủ một lớp vật liệu nano có thể ngăn chặn sự hình thành của bọt xà phòng, ngăn chặn sự phát triển của nấm mốc. Các bộ phận đều được trang bị cảm biến theo dõi khả năng chịu tải , biến dạng, lún, nứt, ăn mòn,…giúp xử lý kịp thời những hỏng hóc, tránh tốn kém chi phí sau này. Ứng dụng trong máy lọc nước: Công nghệ Nano là công nghệ lọc nước hiện đại nhất ngày nay được ứng dụng trong nhiều thế hệ máy lọc nước của nhiều thương hiệu. Lõi lọc Nano với kích thước siêu nhỏ, lọc sạch các bụi bẩn lắng đọng để cung cấp nguồn nước sạch tinh khiết tuyệt đối, an toàn cho sức khỏe người dùng.
Hi vọng rằng, bài viết trên đây sẽ cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích về công nghệ và vật liệu Nano đã giúp cuộc sống con người trở nên thuận lợi hơn như thế nào.