Cấu trúc NANO docx

•Ở cấp độ vĩ mô kích thước m, cm, hình dạng bề mặt của xe hơi, máy bay, tàu thủy điều chỉnh khí lưu và thủy lưu làm giảm sức cản của không khí hay nước; phân tán sóng radar gia tăng hiệ

Cấu trúc

NANO

Giọt nước – Cành sen – Hoa

hồng

Bề mặt chi phối đặc tính của vật thể ở tất cả mọi kích cỡ

•Ở cấp độ vĩ mô (kích thước m, cm), hình dạng bề mặt của

xe hơi, máy bay, tàu thủy điều chỉnh khí lưu và thủy lưu làm giảm sức cản của không khí hay nước; phân tán sóng radar gia tăng hiệu quả "tàng hình"

•Ở cấp độ trung mô (kích thước mm, micromét), mô dạng của bề mặt ảnh hưởng đến sự phản chiếu ánh sáng, âm thanh, truyền nhiệt, ma xát, mài mòn (wear), ăn mòn (corrosion)

•Ở cấp độ vi mô nanomét , sự tương tác giữa phân tử của hai môi trường khác nhau dẫn đến sức căng bề mặt, sự thấm ướt, sự bám dính (adhesion), tính ghét nước

Hình 1: (a) Giọt nước trên bề mặt ghét nước (hydrophobic) và (b) giọt nước trên bề mặt thích nước (hydrophilic).

Khi góc tiếp xúc nhỏ hơn 90°, ta có bề mặt thích

nước, lớn hơn 90° là bề mặt ghét nước

Khi góc tiếp xúc lớn hơn 150°, bề mặt trở nên "cực ghét" nước(superhydrophobic)

γSV = γLV cos Ө + γSL

Hình 3: Giọt nước trên bề mặt lồi lõm: (a) dạng

Wenzel và (b) dạng Cassie.

Ө là góc tiếp xúc của nước (chất lỏng) trên mặt phẳng

Ө' là góc tiếp xúc của nước (chất lỏng) trên mặt lồi lõm

f a là tỷ suất rỗng (không khí), f s là tỷ suất chất rắn

f1 và f2 là tỷ suất của thành phần 1 và 2 trong composite

Ө' là góc tiếp xúc trên bề mặt composite

Ө1 là góc tiếp xúc khi bề mặt chỉ là thành phần 1

Ө2 là góc tiếp xúc khi bề mặt chỉ là thành phần 2

Khi f2 là không khí, Ө2 = 180°,

cos 180° = -1

Công thức (4) trở thành:

cos Ө' = f1 cos Ө1 - f2 (5)

lotus effect

Hiệu ứng lá sen , (Nguồn: http://www.stocorp.com )

Cấu trúc hai thứ bậc của lá sen : Khối u lớn trên mặt lá (hình trái), và hình phóng đại của khối u lớn (hình mặt) cho thấy các khối u nhỏ nanomét xuất hiện liti trên mặt khối u lớn

Cấu trúc micro/nano của khối u làm gia tăng góc tiếp xúc:

(a) bề mặt trơn với chất sáp, Ө = 104°,

(b) bề mặt với khối u lớn, Ө = 150° và

(c) bề mặt với khối u lớn và khối u nanomét, Ө = 160 – 180°

Cơ chế "tự làm sạch" trên lá sen: giọt nước tròn cuốn trôi bụi (Nguồn: http://lotus-shower.isunet.edu )

Con muỗi nước

Sương mai trên cỏ

Giọt mưa trên cánh hoa hồng

•Những "ngọn đồi” micromét trên cánh hoa

hồng (hình trái) và các khe nano trên đỉnh đồi

"hiệu ứng cánh hoa" (petal effect) và cơ chế vừa ghét nước

vừa thích nước

• Sự khác biệt giữa giọt nước trên cánh hoa hồng và lá

sen