Sách điện tử: Ứng Dụng Công Nghệ Nano

Sách điện tử: Ứng Dụng Công Nghệ Nano, Một e-book hay cho ngành lọc hóa dầu

08 2007

ASTET CO.,LTD Bùi Hùng Th ng

NANÔ CÁCBON

Cu n sách giúp chúng ta tìm hi u v m t s ng d ng c a v t li u ng nanô cácbon

NG D NG NG NANÔ CÁCBON Page 1

Bùi Hùng Th ng

NG D NG

NG NANÔ CÁCBON

8-2007

NG D NG NG NANÔ CÁCBON Page 2

L u tr hydro trong ng nanô cácbon

Hydro ch a trong các ng nanô cácbon

V i hi u su t n ng l ng cao và không gây ô nhi m môi

tr ng, hydro đang có tri n v ng là ngu n n ng l ng s ch cho

t ng lai Tuy nhiên vi c l u tr hydro m t cách hi u qu , kinh t

và an toàn c ng là m t bài toán khó hi n nay Nh ng công b g n đây đ c p đ n kh n ng l u tr hydro c a CNTs đã m ra kh

n ng s d ng CNTs làm ngu n tích tr hydro V i c u trúc hình

NG D NG NG NANÔ CÁCBON Page 3

tr r ng và kích th c nanô mét, CNTs có th tích tr hydro d ng

l ng ho c d ng khí thông qua hi u ng mao d n S h p th này

đ c g i là h p th v t lý [3]

Làm siêu t đi n (Electrochemical supcapacitors)

Siêu t đi n có đi n dung l n và có nhi u kh n ng ng d ng trong các thi t b đi n t Dung l ng c a m t t đi n ph thu c vào s phân tách đi n tích trên hai đi n c c và đi n tích trái d u trong ch t đi n phân V i c u trúc r ng và di n tích b m t l n

c a CNTs (kho ng 1000g/cm2) [8], nên khi áp m t đi n th nh vào thì m t l ng l n các đi n tích đ c tiêm vào Các đi n tích tiêm này đ c dùng đ tích tr n ng l ng trong siêu t đi n ng nanô Nhi u tác gi đã ch ng minh là có th ch t o siêu t đi n

v i đi n dung đ t đ c t 15 F/g(CNT) đ n 200 F/g(CNT) Lo i

t này ho t đ ng đ c nhi t đ cao đ n 350o

C và n u ch t o

b ng ng nanô cácbon đ n t ng thì có th ho t đ ng đ n 1000o

C [1]

V t li u d n nhi t

ng nanô cácbon có kh n ng d n nhi t r t t t, do v y đã có nhi u nghiên c u ch t o nh ng v t li u composite gi a polyme

NG D NG NG NANÔ CÁCBON Page 4

hay epoxy v i ng nanô cácbon đ t ng kh n ng d n nhi t i u này vô cùng quan tr ng trong công ngh vi đi n t , nh ng chip x

lý v i t c đ cao s t a nhi t càng m nh, v n đ t a nhi t cho chip luôn là m t bài toán khó cho các hãng s n xu t

Linh ki n đi n t v i v t li u CNTs

Thi t b phát x đi n t tr ng

N u m t v t r n ch u m t đi n tr ng cao, các electron g n

m c Fermi có th b tách ra t v t r n b i hi u ng tunnel qua hàng rào th Dòng phát x này ph thu c vào c ng đ c a đi n

tr ng c c b b m t phát x và công thoát (t c là n ng l ng

c n thi t đ tách ra m t electron t tr ng thái cao nh t trong m c chân không) Thông th ng đi n tr ng đ a vào ph i r t cao m i

có th phát x đ c đi n t ng nanô cácbon đáp ng đ y đ các

đi u ki n này, b i vì CNTs có hình d ng kéo dài và đ ng kính

nh b o cho phép t o ra hi u ng khu ch đ i tr ng l n [1, 14] Trong ng d ng công ngh này, v t li u phát x s có m t tr ng

ng ng phát x th p và đ b n cao m t đ dòng l n H n n a,

b phát x lý t ng yêu c u ph i có m t đ ng kính kích th c nanô mét, c u trúc hoàn h o, d n đi n t t, m t mát n ng l ng ít

NG D NG NG NANÔ CÁCBON Page 5

và tr ng thái b n hóa h c cao ng nanô cácbon có t t c các tính

ch t này Tuy nhiên, vi c s d ng các ng nanô cho các ng d ng

ph thu c m nh vào tr ng thái d n và phát x c a ng nanô trong quá trình ch t o và các đi u ki n t ng h p Các ng d ng s

d ng v t li u CNTs nh : màn hình hi n th ph ng (flat panel displays), các ng khí phóng đi n trong m ng telecom, súng đi n

t cho các kính hi n vi đi n t , tip AFM, và các b khu ch đ i vi sóng [1]

Transistors

M t ng nanô bán d n ti p xúc v i hai đi n c c Si đ c ph

m t l p SiO 2 dày 300 nm , ho t đ ng nh m t back-gate

Ng i ta có th s d ng ng CNTs nh là kênh d n trong tranzitor tr ng đ c ch ra trên hình

NG D NG NG NANÔ CÁCBON Page 6

u dò Nano và thi t b c m bi n

AFM s d ng tip Si (a) và AFM s d ng đ u tip b ng

MWCNTs (b)

Do tính m m d o, kích th c bé và dài nên các ng nano

c ng có th đ c s d ng trong các thi t b đ u dò quét Khi các

tip MWNTs d n đi n, chúng có th đ c s d ng trong STM và

AFM u đi m c a lo i đ u dò này là làm t ng đ phân gi i g p

nhi u l n so v i các tip Si ho c các tip kim lo i thông th ng và

không phá m u do CNTs đ đàn h i cao Tuy nhiên, do các ng

CNTs này khá dài, d n đ n s dao đ ng c a ng trên đ u dò có

th làm sai l ch phép đo Ngoài ra, cách đ đi u khi n ng nanô

cácbon m c đ nh h ng trên đ u dò là r t khó kh n Vì v y v n đ

quan tr ng là m c các ng ng n có đi u khi n

C

NG D NG NG NANÔ CÁCBON Page 7

Thi t b phát x đi n t và hi n th

V i kích th c nh , CNTs là m t ngu n phát x đi n t lí

t ng Ch c n m t đi n th nh 1÷3 V kho ng cách 1 m CNTs

đã có th phát x đi n t V i đ c tính này, CNTs t o ra ti m n ng

ng d ng làm ngu n phát x đi n t trong các thi t b hi n th u

đi m n i tr i nh t c a màng hi n th s d ng CNTs làm ngu n phát x so v i màng hi n th tinh th l ng là: đ sáng cao, góc nhìn

r ng, t c đ nhanh, và tiêu t n n ng l ng r t th p

Màn hi n th 5 inch s d ng CNTs làm ngu n phát x

do Motorola ch t o

NG D NG NG NANÔ CÁCBON Page 8

V t li u composite

Composite là m t h ng ng d ng quan tr ng c a ng nanô cácbon Do ng nanô cácbon là v t li u siêu c ng, siêu

b n và d n đi n t t, do đó khi các v t li u polymer đ c gia

c ng thêm ng nanô cácbon thì các tính ch t c h c, tính ch t

đi n c a polymer c ng đ c c i thi n

M t trong nh ng s n ph m composite c a CNTs đó là m t chi c xe đ p v i kh i l ng ch 0,9kg

NG D NG NG NANÔ CÁCBON Page 9

NG D NG NG NANÔ CÁCBON Page 10

C m bi n sinh h c

Các nhà khoa h c thu c NASA nghiên c u và phát tri n lo i

c m bi n sinh h c theo m t h ng đ c bi t H g n hàng tri u các CNTs có kích th c t 30 - 50 nano mét lên b m t c a m t con chip silicon Khi các ng nano có g n DNA đ c nhúng vào m t dung d ch trong đó có vô s nh ng phân t DNA đ c th s n vào dung d ch này t tr c, thì DNA trên con chip hút nh ng phân t trong trong d ng d ch và t t ng thêm su t d n đi n B ng cách này các nhà khoa h c hy v ng r ng có th t o ra m t thi t b c m

bi n đa n ng

C m bi n sinh h c t CNTs do NASA s n xu t

NG D NG NG NANÔ CÁCBON Page 11

Tài li u đ c cung c p mi n phí b i ASTET Co., Ltd

CÔNG TY TNHH KHOA H C CÔNG NGH VÀ GIÁO D C ÀO T O THIÊN TH N

ANGEL SCIENCE TECHNOLOGY AND EDUCATION TRAINING CO.,LTD

Vi t t t: ASTET CO.,LTD

Phone: 0985175655