GIỚI THIỆU MỘT SỐ THÀNH TỰU NỔI BẬT CỦA CUỘC CÁCH MẠNG VẬT LIỆU HIỆN ĐẠI

Cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung và cách mạng vật liệu hiện đại nói riêng trong thời gian qua đã đem lại những thành tựu đáng kể. Cụ thể, những điểm nóng trong ngành vật liệu hiện nay là: I. Vật liệu nano II. Vật liệu siêu dẫn III. Vật liệu sinh học

VẬT LIỆU HỌC – NHÓM 90 1

GIỚI THIỆU MỘT SỐ THÀNH TỰU NỔI BẬT CỦA CUỘC CÁCH MẠNG VẬT LIỆU HIỆN ĐẠI

GIỚI THIỆU MỘT SỐ THÀNH TỰU NỔI BẬT CỦA CUỘC CÁCH MẠNG VẬT LIỆU HIỆN ĐẠI

Cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung và cách mạng vật liệu hiện

đại nói riêng trong thời gian qua đã đem lại những thành tựu đáng kể Cụ

thể, những điểm nóng trong ngành vật liệu hiện nay là:

I Vật liệu nano

Vật liệu nano là một trong những lĩnh vực nghiên cứu đỉnh cao sôi động nhất trong thời gian gần đây Điều đó được thể hiện bằng số các công trình khoa học, số các bằng phát minh sáng chế , số các công ty có liên quan đến khoa học, công nghệ nano gia tăng theo cấp số mũ Con số ước tính về số tiền đầu tư vào lĩnh vực này lên đến 8,6 tỷ đô la vào năm 2004 Vật liệu nano là đối tượng của hai lĩnh vực là khoa học nano và công nghệ nano, nó liên kết hai lĩnh

vực trên với nhau Kích thước của vật liệu

nano trải một khoảng khá rộng, từ vài nm

đến vài trăm nm Để có một con số dễ hình

dung, nếu ta có một quả cầu có bán kính

bằng quả bóng bàn thì thể tích đó đủ để làm

ra rất nhiều hạt nano có kích thước 10 nm,

nếu ta xếp các hạt đó thành một hàng dài kế

tiếp nhau thì độ dài của chúng bằng một

ngàn lần chu vi của trái đất

Tính chất thú vị của vật liệu nano bắt nguồn từ kích thước của chúng rất nhỏ bé có thể so sánh với các kích thước tới hạn của nhiều tính chất hóa lí của vật liệu Chỉ là vấn đề kích thước thôi thì không có gì đáng nói, điều đáng nói là kích thước của vật liệu nano đủ nhỏ để có thể so sánh với các kích thước tới hạn của một số tính chất Vật liệu nano nằm giữa tính chất lượng tử của nguyên tử và tính chất khối của vật liệu Đối với vật liệu khối, độ dài tới hạn của các tính chất rất nhỏ so với độ lớn của vật liệu, nhưng đối với vật liệu nano thì điều đó không đúng nên các tính chất khác

lạ bắt đầu từ nguyên nhân này

Lấy 1 ví dụ: Vật liệu sắt từ được hình thành từ những đô men, trong lòng một đô men, các nguyên tử có từ tính sắp xếp song song với nhau nhưng lại không nhất thiết phải song song với mô men từ của nguyên tử ở một đô men khác Giữa hai đô men có một vùng chuyển tiếp được gọi là vách đô men Độ dày của vách đô men phụ thuộc vào bản chất của vật liệu mà có thể dày từ 10-100 nm Nếu vật liệu tạo thành từ các hạt chỉ có kích thước bằng độ dày vách đô men thì sẽ có các tính chất khác hẳn với tính chất của vật liệu khối vì ảnh hưởng của các nguyên tử ở đô men này tác động lên nguyên tử ở đô men khác

Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nano mét Về trạng thái của vật liệu, người ta phân chia thành ba trạng thái, rắn, lỏng và khí Vật liệu nano được tập trung nghiên cứu hiện nay, chủ yếu là vật liệu rắn, sau đó mới đến chất lỏng và khí Về hình dáng vật liệu, người ta phân ra thành các loại sau: Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều có kích thước nano), ví dụ, đám nano, hạt nano

Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano, ví dụ, dây nano, ống nano,

Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano, ví dụ, màng mỏng, Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong

đó chỉ có một phần của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có nano không chiều, một chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau

Từ đây người ta tổng hợp ra nhiều vật liệu nano khác nhau với nhu cầu ngày càng cao, ví dụ như:

Tổng hợp thành công vật liệu nano mới siêu cứng

Nhẹ hơn 10 lần song lại bền gấp 250 lần thép, đó là màng nano cacbon do các nhà nghiên cứu thuộc ĐH Florida vừa chế tạo Tiềm năng ứng dụng của loại vật liệu này rất lớn, trong hàng không, vũ trụ, quân sự cũng như cuộc sống thường ngày Màng nano cacbon Theo GS Ben Wang, trưởng nhóm nghiên cứu, màng nano nói trên được làm từ các ống nano cacbon

- các sợi cực bền có đường kính bằng 1/50.000 sợi tóc người và được phát triển lần đầu tiên vào đầu thập niên 90 của thế kỷ 20 Vật liệu tạo nên loại màng này là cacbon 60, một loại phân tử cacbon hình cầu, cứng gấp hai lần kim cương Nếu nhiễm điện, màng nano cacbon có thể được sử dụng để rọi sáng màn hình máy tính và vô tuyến, tạo ra độ sáng đồng đều hơn so với công nghệ ống tia cathode hiện nay và công nghệ màn hình tinh thể lỏng Là vật liệu dẫn nhiệt tốt nhất, màng nano rất thích hợp để chế tạo những bộ tản nhiệt, giúp máy tính và các thiết bị điện tử khác tản nhiệt hiệu quả hơn so với hiện nay Và theo thời gian, màng nano sẽ giúp con người thu nhỏ kích cỡ của các thiết bị điện tử Do có khả năng mang dòng điện cực lớn nên một tấm màng nano cacbon có thể được gắn bên ngoài máy bay Khi đó, sét đánh sẽ di chuyển quanh máy bay và tiêu tan mà không gây thiệt hại gì Màng còn có thể bảo vệ các vi mạch và thiết bị điện tử trong máy bay khỏi hiện tượng nhiễu loạn điện từ Nhiễu loạn điện từ có thể làm hỏng thiết bị Ngoài ra, màng cho phép máy bay quân sự chắn các tín hiệu điện từ của chúng, làm cho radar không thể dò thấy máy bay Màng nano cacbon nằm trong FAC2T, dự án phát triển các loại vật liệu composite mới cũng như công nghệ sản xuất chúng.

II Vật liệu siêu dẫn

Vật liệu siêu dẫn là vật liệu có khả năng dẫn điện cực kỳ tốt Năm 1911, nhà vật lý người hà lan angnâyxư đã phát hiện: khi nhiệt độ -260oc thì điện trở của thuỷ ngân bằng 0, ông ta gọi hiện tượng đó là tính dẫn dẫn điện rất cao – siêu dẫn Sự phát hiện mới mẻ và sự kỳ lạ này đã gây sự chú ý đối với các nhà khoa học

Người ta hi vọng dùng vật liệu siêu dẫn để chế tạo ra những vật có từ trường mạnh,

vì sử dụng những dụng cụ có từ trường siêu dẫn này sẽ được ứng dụng cao trong các lãnh vực nghiên cứu khoa học và kỹ thuật sản xuất

Trước đây rất lâu, người ta đã biết dùng vật liệu

siêu dẫn bằng kim loại như chì, thiếc, nhưng dòng

điện và từ trường giới hạn của chúng rất bé, nên

nếu tăng dòng điện lên thì vật liệu mất tính siêu

dẫn điện Mãi đến thập niên 30 thế kỷ 20, các nhà

khoa học mới phát hiện là phải cho vào trong

kim loại tinh khiết một tạp chất khác để tạo thành

một hợp

kim dòng giới hạn và từ trường giới hạn được nâng cao lên Chẳng hạn như năm

1930, người ta đã chế ra hợp kim chì và bitxmut, từ trường giới hạn của nó đã nhân lên được 2 tesla

các nhà khoa học liên xô trước đây đã có những cống hiến xuất sắc trong việc nghiên cứu chế tạo vật dẫn có giá trị thực dụng với cái tên là vật liệu siêu dẫn hệ hai, trong đó có cả hợp kim siêu dẫn, chẳng hạn như hợp kim niôbi, diếccôni; hợp kim vanadi gali; ôxy hoá kim loại như kết cấu a-15, những kim loại thiểu số như niôbi, vanadi, tếcnêxi… dùng những vật liệu siêu dẫn này tạo thành những vật có

từ trường mạnh Vì không có điện trở nên chúng ít tiêu hao điện, không tổn thất nhiệt, thể tích nhỏ mà công suất lớn, đến đầu thập niên 60 thế kỷ 20, các nhà khoa học đã nghiên cứu chế tạo thành công một chất siêu dẫn từ cấp từ trường đạt đến

10 tesla Nó được sử dụng rộng rãi trong cộng hưởng hạt nhân và từ trường, máy gia tốc con quay, trong buồng gas, máy phát điện bằng từ thuỷ động và tàu hoả chạy bằng điện từ v.v… những vật liệu siêu từ này cần có một điều kiện nhiệt độ hết sức thấp mới làm việc, để sản xuất ra vật liệu này thì công nghệ rất phức tạp, chi phí lớn Do vậy vật liệu siêu dẫn từ cho đến bây giờ vẫn còn trong giai đoạn thí nghiệm, khó lòng ứng dụng và phát triển

Năm 1957, lý luận bcs đã được sáng lập để giải thích tính siêu dẫn điện Lý luận bcs cho rằng: nguyên nhân sinh ra siêu dẫn điện là vì trong điều kiện nhiệt độ thấp tối thiểu, các điện tử tự do trong vật dẫn sẽ liên kết từng đôi một theo cặp điện tử Khi mà số lượng cặp điện tử tương đối lớn thì nó sẽ vận động định hướng, các khoang tinh thể trong lòng các vật dẫn khó lòng ngăn chặn được, do đó

mà hình thành dòng siêu dẫn không trở Lý luận bcs còn khẳng định về điều đó Nhiệt độ để sinh ra tính siêu dẫn điện không được cao quá -243 độc C; những điều khẳng định này đã phủ bóng đen lên việc nghiên cứu chế tạo vật liệu siêu dẫn Năm 1986, phòng nghiên cứu thụy sĩ thuộc công ty ibm của mỹ đã phát hiện ra một ôxit kim loại: ôxit lantan, bari và đồng có thể dẫn điện siêu cao trong điều kiện nhiệt độ cao, giúp ác bỏ lý luận bcs Từ đó đã nhen lên ngọn lửa hi vọng trong việc ứng dụng vật liệu siêu dẫn, hơn nữa yêu cầu về điều kiện nghiên cứu, thực

nghiệm, chế tạo rất thấp có thể dễ dàng thực hiện Do đó đã dấy lên một luồng sinh khí trong

ngọn lửa nhiệt tình nghiên cứu chế tạo vật liệu siêu dẫn Nhiều nhà khoa học của các nước đã tham gia vào cuộc vật lộn với nhiệt độ giới hạn của vật liệu siêu dẫn ôxy hoá cao Triệu trung hiền, người hoa gốc mỹ là nhà khoa học đã có những thành tích trong công cuộc nghiên cứu này

Để phân biệt với loại vật liệu siêu dẫn trong điều kiêệ nhiệt độ thấp truyền thống, các nhà khoa học đã gọi vật liệu siêu dẫn ôxy hoá bằng cái tên vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao

Hiện nay, các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu và chế tạo thành công vật liệu siêu dẫn lantan – bari - đồng ôxy hoá, bari, ytri - đồng ôxy hoá, bitmit – chì – strouti canxi… vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao đã được gia công thành màng mỏng

và sợi dùng cho máy truyển cảm, thiết bị điện tử và các linh kiện vi ba không nguồn

Vật liệu siêu dẫn mới đầy triển vọng

Kết quả nghiên cứu độc lập của các nhà khoa học Anh, Mỹ, Nga cho thấy:Magnesium diboride đang nổi bật lên như một loại chất siêu dẫn rất tốt và rẻ, có thể được áp dụng để truyền tải dòng điện có hiệu điện thế và từ trường cao Hình ảnh dòng điện đi qua chất siêu dẫn.

Theo PhysicWeb ngày 2/6, kết quả trên được đưa ra chưa đầy 5 tháng sau khi một nhóm nghiên cứu Nhật Bản phát hiện khả năng dẫn điện siêu việt của magnesium diboride (một hợp chất đơn giản của magiê) Từ hợp chất này, ba nhóm khoa học Anh, Mỹ, Nga đã sản xuất ra những màng mỏng và dây dẫn, có khả năng truyền tải dòng điện có hiệu điện thế cao mà không gặp một chút trở kháng nào.

Phát hiện mở ra khả năng sử dụng chất liệu mới để làm dây dẫn điện, tránh thất thoát trong quá trình truyền tải.

Ngoài ra, trong khi vật liệu siêu dẫn thông thường chỉ có thể hoạt động ở nhiệt độ rất thấp, thì nhiệt độ chuyển đổi của magnesium diboride là 38 độ K (tương đương - 235,15 độ C), gần như gấp đôi bất kỳ chất siêu dẫn kim loại nào.

Mặc dù vậy, magnesium diboride còn một hạn chế Ở dạng khối nguyên thủy, nó mất đi tính siêu dẫn khi tải dòng điện có hiệu điện thế lớn hay khi tiếp xúc với môi trường từ tính cao.

Đó là do từ trường tạo ra các vòng xoáy trong vật liệu siêu dẫn, làm nó trở thành vật dẫn bình thường Khi từ trường mạnh, các vòng xoáy trải dài hết vật dẫn, khiến cho toàn bộ khả năng siêu dẫn biến mất Hơn nữa, bản thân dòng điện trong dây dẫn cũng đẩy các vòng xoáy, tạo ra sự cọ sát trong mạng nguyên tử và vì thế gây ra trở kháng.

Tuy nhiên, có thể khắc phục trở kháng này bằng cách tạo ra những điểm lõm trong vật liệu, giúp phá vỡ và ngăn cản sự chuyển dịch của các vòng xoáy.

Hiện tại, ba nhóm khoa học đang nghiên cứu việc phá vỡ vòng xoáy để tối đa hoá khả năng chịu từ của vật liệu khi ở trạng thái siêu dẫn.

III Vật liệu sinh học

Vật liệu sinh học đang được ứng dụng rộng rãi trong

các lĩnh vực y học, nha khoa và công nghệ sinh học;

mặc dù 50 năm trước người ta chưa hê' biết đến sự

tồn tại của chúng Thuật ngữ “vật liệu sinh học” đã

không được sừ dụng Không có nhà sản xuất chính

thức (ngoại trừ sản xuất các bộ phận giả như chân

tay, thiết bị cỗ định xương gãy, mắt kính và các thiết

bị nha khoa), không có văn bản quy định chính quy,

vế sự tương hợp sinh học và chắc chắn là không có khoá học nào về vật liệu sinh học Tuy nhiên, các loại vật liệu sinh học thô sơ đã được sử dụng từ rất sớm nhưng kết quả thường là không như mong đợi Phẩn này mô tả khái quát lịch sử hình thành

và phát triển cùa vật liệu sinh học từ những ngày đẩu nền văn minh cùa con người cho đến thế kỉ XXI Có thể chia lịch sử của vật liệu sinh học thành bổn thời kì: thời tiến sử, thời kì của những bác sĩ phẫu thuật, thời kì của các nhà thiết kế vật liệu sinh học và thời kì đương đại

Chất thải từ bia có thể giúp tái tạo xương

Các nhà nghiên cứu từ UPM và CSIC đã phát triển vật liệu sinh học từ chất thải trong quá trình sản xuất bia để tái tạo xương.

Theo kết quả nghiên cứu từ Trung tâm Công nghệ Vật liệu sinh học trường Đại học Politécnica de Madrid (UPM), Viện nghiên cứu Vật liệu, chất xúc tác và hóa học dầu mỏ thuộc trung tâm nghiên cứu lớn của Tây Ban Nha Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), hợp tác với công ty Mahou và Createch, đã phát triển vật liệu có tính tương hợp sinh học Vật liệu này được sử dụng như chất hỗ trợ tái tạo xương từ chất thải ngành công nghiệp thực phẩm, phần lớn là từ bã (phần còn lại) sau quá trình sản xuất bia Vật liệu mới này có thể được coi như sự thay thế bộ phận giả được làm từ xương cừu hoặc vật liệu tổng hợp đắt đỏ, gây nguy hại cho môi trường Vật liệu sinh học được sử dụng như khuôn mẫu trong tái tạo xương và được tạo

ra từ bã bia đã qua xử lý

Chất thải từ quá trình sản xuất bia có chứa các thành phần hóa học chính được tìm thấy trong xương như phốt pho, canxi, magie và silica Sau khi trải qua quá trình biến đổi, chất thải này có thể được sử dụng như công cụ hỗ trợ hoặc khung định hình nhằm thúc đẩy tái tạo xương trong ứng dụng y tế bằng cách, tráng qua một lớp xương giả hoặc ghép xương Việc sử dụng chất thải từ ngành công nghiệp thực phẩm là cách phục hồi nguồn nguyên liệu dồi dào, làm giàu thêm sự đa dạng hóa học, đồng thời nó còn làm giảm ành hưởng gây ra bởi sự tích tụ chất thải trong môi trường.

Cho đến nay, việc sử dụng vật liệu nhân tạo như môt sự thay thế cho xương thật là liệu pháp phổ biến nhất được sử dụng điều trị các bệnh về xương Pháp đồ điều trị dựa trên khuôn mẫu là khung định hình cứng, rỗng làm bằng vật liệu tương hợp sinh học Khuôn mẫu này sẽ cung cấp sự ổn định cơ học và thúc đẩy sự phát triển của các mô xương mới, giúp tái sinh nó.

Canxi phốt phát nhân tạo thường được sử dụng như khuôn mẫu và lớp phủ bên ngoài

trong cấy ghép chỉnh hình vì sự tương đồng của nó với các thành phần của xương Bã bia được

GIỚI THIỆU MỘT SỐ THÀNH TỰU NỔI BẬT CỦA CUỘC CÁCH MẠNG VẬT LIỆU HIỆN ĐẠI

cấu thành bởi các chất thải hữu cơ của mạch nha, không bao giờ trải qua quá trình biến đổi sau đó Đây chính là lí do tại sao bã bia được coi như sản phẩm phụ, thường được sử dụng để làm thức ăn gia súc và nó không hề tốn kém Các phân tích về thành phần có trong nguyên liệu này cho thấy, sự tồn tại của các lỗ rỗng liên kết với nhau trong đường kính 50 đến 100 micrômet giống với độ rỗng của xương xốp Tất cả điều này sẽ tạo thuận lợi cho phân phối mạch hoàn chỉnh sau khi cấy ghép xương.

Ngoài ra, vật liệu điện tử, vật liệu quang điện cũng là những vật liệu mang tính đột phá trong cuộc cách mạng Vật liệu hiện đại:

Việc phổ cập kỹ thuật thông tin viễn thông đang nhanh chóng đổi mới vật liệu điện

tử Các nhà khoa học đã chế tạo được vật liệu nhựa giá thành thấp có thể thay silicon trong sản xuất mạch tích hợp Các nhà khoa học Mỹ và châu Âu đang nghiên cứu chế tạo chíp vi xử lý bằng vật liệu nhựa giá thành thấp hơn nhiều nhưng có tốc độ và chức năng xử lý tương đương chíp bằng silicon Mới đây tập đoàn Philips (Hà Lan) đã sử dụng vật liệu nhựa làm chất bán dẫn trong sản xuất màn hình vi tính thay cho silicon Phương pháp này không đòi hỏi nhiều công đoạn, cũng không yêu cầu nghiêm khắc về môi trường sạch nên việc sản xuất đơn giản hơn loại mạch tích hợp bằng silicon, khiến cho công nghệ này rất thích hợp cho việc sản xuất màn hình rộng lớn Giá thành là ưu thế rất lớn của chíp mạch bằng vật liệu nhựa Hiện nay chi phí đầu tư cho một nhà máy sản xuất chíp mạch bán dẫn bằng silicon lên tới 3 tỉ đô-la Mỹ nên giá thành một bộ vi mạch lên tới mấy đô-la trong khi nếu sử dụng vật liệu nhựa thì giá thành chỉ còn mấy xu

Các chuyên gia về vật liệu bán dẫn hữu cơ cho rằng sản phẩm điện tử bằng vật liệu nhựa tất yếu sẽ trở thành một thị trường đầy hứa hẹn cho tương lai

GIỚI THIỆU MỘT SỐ THÀNH TỰU NỔI BẬT CỦA CUỘC CÁCH MẠNG VẬT LIỆU HIỆN ĐẠI

Cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung và cách mạng vật liệu hiện

đại nói riêng trong thời gian qua đã đem lại những thành tựu đáng kể Cụ

thể, những điểm nóng trong ngành vật liệu hiện nay là:

IV Vật liệu nano

Vật liệu nano là một trong những lĩnh vực nghiên cứu đỉnh cao sôi động nhất trong thời gian gần đây Điều đó được thể hiện bằng số các công trình khoa học, số các bằng phát minh sáng chế , số các công ty có liên quan đến khoa học, công nghệ nano gia tăng theo cấp số mũ Con số ước tính về số tiền đầu tư vào lĩnh vực này lên đến 8,6 tỷ đô la vào năm 2004 Vật liệu nano là đối tượng của hai lĩnh vực là khoa học nano và công nghệ nano, nó liên kết hai lĩnh

vực trên với nhau Kích thước của vật liệu

nano trải một khoảng khá rộng, từ vài nm

đến vài trăm nm Để có một con số dễ hình

dung, nếu ta có một quả cầu có bán kính

bằng quả bóng bàn thì thể tích đó đủ để làm

ra rất nhiều hạt nano có kích thước 10 nm,

nếu ta xếp các hạt đó thành một hàng dài kế

tiếp nhau thì độ dài của chúng bằng một

ngàn lần chu vi của trái đất

Tính chất thú vị của vật liệu nano bắt nguồn từ kích thước của chúng rất nhỏ bé có thể so sánh với các kích thước tới hạn của nhiều tính chất hóa lí của vật liệu Chỉ là vấn đề kích thước thôi thì không có gì đáng nói, điều đáng nói là kích thước của vật liệu nano đủ nhỏ để có thể so sánh với các kích thước tới hạn của một số tính chất Vật liệu nano nằm giữa tính chất lượng tử của nguyên tử và tính chất khối của vật liệu Đối với vật liệu khối, độ dài tới hạn của các tính chất rất nhỏ so với độ lớn của vật liệu, nhưng đối với vật liệu nano thì điều đó không đúng nên các tính chất khác

lạ bắt đầu từ nguyên nhân này

Lấy 1 ví dụ: Vật liệu sắt từ được hình thành từ những đô men, trong lòng một đô men, các nguyên tử có từ tính sắp xếp song song với nhau nhưng lại không nhất thiết phải song song với mô men từ của nguyên tử ở một đô men khác Giữa hai đô men có một vùng chuyển tiếp được gọi là vách đô men Độ dày của vách đô men phụ thuộc vào bản chất của vật liệu mà có thể dày từ 10-100 nm Nếu vật liệu tạo thành từ các hạt chỉ có kích thước bằng độ dày vách đô men thì sẽ có các tính chất khác hẳn với tính chất của vật liệu khối vì ảnh hưởng của các nguyên tử ở đô men này tác động lên nguyên tử ở đô men khác

Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nano mét Về trạng thái của vật liệu, người ta phân chia thành ba trạng thái, rắn, lỏng và khí Vật liệu nano được tập trung nghiên cứu hiện nay, chủ yếu là vật liệu rắn, sau đó mới đến chất lỏng và khí Về hình dáng vật liệu, người ta phân ra thành các loại sau: Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều có kích thước nano), ví dụ, đám nano, hạt nano

Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano, ví dụ, dây nano, ống nano,

Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano, ví dụ, màng mỏng, Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong

đó chỉ có một phần của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có nano không chiều, một chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau

Từ đây người ta tổng hợp ra nhiều vật liệu nano khác nhau với nhu cầu ngày càng cao, ví dụ như:

Tổng hợp thành công vật liệu nano mới siêu cứng

Nhẹ hơn 10 lần song lại bền gấp 250 lần thép, đó là màng nano cacbon do các nhà nghiên cứu thuộc ĐH Florida vừa chế tạo Tiềm năng ứng dụng của loại vật liệu này rất lớn, trong hàng không, vũ trụ, quân sự cũng như cuộc sống thường ngày Màng nano cacbon Theo GS Ben Wang, trưởng nhóm nghiên cứu, màng nano nói trên được làm từ các ống nano cacbon

- các sợi cực bền có đường kính bằng 1/50.000 sợi tóc người và được phát triển lần đầu tiên vào đầu thập niên 90 của thế kỷ 20 Vật liệu tạo nên loại màng này là cacbon 60, một loại phân tử cacbon hình cầu, cứng gấp hai lần kim cương Nếu nhiễm điện, màng nano cacbon có thể được sử dụng để rọi sáng màn hình máy tính và vô tuyến, tạo ra độ sáng đồng đều hơn so với công nghệ ống tia cathode hiện nay và công nghệ màn hình tinh thể lỏng Là vật liệu dẫn nhiệt tốt nhất, màng nano rất thích hợp để chế tạo những bộ tản nhiệt, giúp máy tính và các thiết bị điện tử khác tản nhiệt hiệu quả hơn so với hiện nay Và theo thời gian, màng nano sẽ giúp con người thu nhỏ kích cỡ của các thiết bị điện tử Do có khả năng mang dòng điện cực lớn nên một tấm màng nano cacbon có thể được gắn bên ngoài máy bay Khi đó, sét đánh sẽ di chuyển quanh máy bay và tiêu tan mà không gây thiệt hại gì Màng còn có thể bảo vệ các vi mạch và thiết bị điện tử trong máy bay khỏi hiện tượng nhiễu loạn điện từ Nhiễu loạn điện từ có thể làm hỏng thiết bị Ngoài ra, màng cho phép máy bay quân sự chắn các tín hiệu điện từ của chúng, làm cho radar không thể dò thấy máy bay Màng nano cacbon nằm trong FAC2T, dự án phát triển các loại vật liệu composite mới cũng như công nghệ sản xuất chúng.

V Vật liệu siêu dẫn

Vật liệu siêu dẫn là vật liệu có khả năng dẫn điện cực kỳ tốt Năm 1911, nhà vật lý người hà lan angnâyxư đã phát hiện: khi nhiệt độ -260oc thì điện trở của thuỷ ngân bằng 0, ông ta gọi hiện tượng đó là tính dẫn dẫn điện rất cao – siêu dẫn Sự phát hiện mới mẻ và sự kỳ lạ này đã gây sự chú ý đối với các nhà khoa học