Hiệu ứng bề mặt ở cấu trúc nanô ppt

Hiệu ứng bề mặt ở cấu trúc nanô Bám dính con thạch thùng Không dính ướt hiệu ứng lá sen Dính ướt hiệu ứng lá hoa hồng... Do đóng góp của hiệu ứng bề mặt: các số nguyên tử nằm trên bề mặt

Hiệu ứng bề mặt ở

cấu trúc nanô

Bám dính (con thạch thùng)

Không dính ướt (hiệu ứng lá sen)

Dính ướt (hiệu ứng lá hoa hồng)

Do đóng góp của hiệu ứng bề mặt: các số nguyên tử nằm trên bề mặt sẽ chiếm tỉ lệ đáng kể so với tổng số nguyên tử

Bám dính (con thạch thùng)

Tại sao thạch thùng có thể bám chặt tốt?

Hiệu ứng bề mặt - Sợi “lông” nanô

Sợi lông sắp xếp như bàn chải đánh răng

Mỗi sợi lông chính tua ra các sợi lông con

4 bàn chân có tất cả 6,5 triệu sợi lông

(dài 200 nm, đường kính 10-15 nm)

• Lực hút van der Waals ?

Hiệu ứng bề mặt - Sợi “lông” nanô

• Lực phân tử sinh ra bởi sự phân cực của các

phân tử thành các lưỡng cực điện

• Giảm mạnh theo khoảng cách

• Chỉ tồn tại ở khoảng cách nanômét

• Diện tích tiếp xúc càng nhiều => Lực càng lớn:

diện tích 1cm2 thì lực dính trung bình là 30 kg/cm2

• 6,5 triệu sợi lông có tổng diện tích tiếp xúc có

khả năng chịu được 120 kg

Bài học ứng dụng từ tự nhiên

Bài học ứng dụng từ tự nhiên

Mặt dính nhân tạo polyimide

100 triệu sợi trên một diện tích 1 cm2

Sợi dài 200 µm và đường kính 0,2 µm

Spiderman (người nhện) nặng 40 g bám vào mặt thủy tinh nhờ mặt dính polyimide 0,5

cm 2

Mặt dính không keo

Chế tạo rôbốt biết leo tường

Bài học ứng dụng từ tự nhiên

Chống trơn, trượt lốp xe

Bài học ứng dụng từ tự nhiên

Máy hút bụi siêu nhỏ

làm sạch hạt bụi miromét trên các chip vi tính

An ninh: Điều tra tội phạm

Không dính ướt (hiệu ứng lá sen) và

bề mặt không thích nước

Tại sao bề mặt dính ướt/không dính ướt ?

khối u ở kích thước micromét

Bao xung quanh là các khối u

nhỏ hơn kính thước nanômét

được phủ bởi một loại sáp (vật

Hiệu ứng bề mặt

Bề mặt ghét nước Bề mặt thích nước

θ - góc tiếp xúc : θ < 90° bề mặt thích nước, θ > 90° bề mặt “ghét” nước

- Năng lượng bề mặt (năng lượng bề mặt là năng lượng dùng để "bẻ đôi" một vật liệu )

- Thích nước => Năng lượng bề mặt lớn (Kim loại, đá quí…)

- Ghét nước => Năng lượng bề mặt nhỏ (sáp, tefnol…)

- Hình thái học bề mặt

- Với bề mặt “ghét” nước: càng lồi lõm => bọt không khí càng nhiều

=> càng tăng tính ghét nước (tăng θ )

- Với bề mặt thích nước: càng lồi lõm => tăng lực Val der Waal

=> càng tăng tính thích nước

Bề mặt thích nước Bề mặt ghét nước

Các khối u lớn và nhỏ có tác dụng là giảm diện tích tiếp xúc

(giọt nước chỉ có 3 % diện tích tiếp xúc với bề mặt lá sen )

⇒ làm giảm năng lượng liên kết bề mặt

⇒ tăng tính không dính ướt trên các bề mặt ghét nước

Không dính ướt

• Lớp biểu bì tiết ra một loại sáp có góc tiếp xúc của nước trên biểu bì là 105°

• Nhờ những sợi lông con với đường kính vài micromét có các rãnh nhỏ vài trăm nanomét => góc tiếp xúc tăng đến 168°

Tại sao muỗi đứng được trên nước Cấu tạo của chân muỗi

Bài học ứng dụng từ tự nhiên

Kính không dính ướt

Bài học ứng dụng từ tự nhiên

Các sản phẩm tự làm sạch khác:

- Sơn tường tự làm sạch, sơn mái chống đông tuyết

- Sơn thân tầu chống bám rêu , giảm sức cản của nước

- Vải chống thấm nước dùng trong y học

- Chống kết dính trong các linh kiện micro

-

Vải tự sạch Bình xịt phủ lớp tự làm sạch

Sàn nhà, gỗ,…

Hiệu ứng lá hoa hồng – Bề mặt thích nước

Tại sao ?

Hiệu ứng lá hoa hồng – Bề mặt thích nước

Các "ngọn đồi" micromét có chứa khe nano

dọc theo đồi

• Các "ngọn đồi" micromét tạo các khe không khí làm giảm diện tích tiếp xúc nước với

bề mặt => giọt nước cuộn tròn

• Các khe nanô tạo ra vùng tiếp xúc có lực van der Waals làm nước bám dính vào bề mặt cánh hoa (giống thạch thùng)

Dính ướt – không dính ướt