Vật liệu nano: Định nghĩa, phương pháp chế tạo và ứng dụng

Sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã làm sản sinh rất nhiều công nghệ có ích cho xã hội. Một trong số đó phải kể đến vật liệu nano – sản phẩm được tạo ra nhờ công nghệ nano. Trong bài viết này, hãy cùng Nhựa Sài Gòn đi tìm hiểu chi tiết về sản phẩm nhé!

Tóm tắt nội dung

Định nghĩa về vật liệu nano

Các loại nano có khả năng dẫn điện, dẫn nhiệt và chống ăn mòn tốt
Các loại nano có khả năng dẫn điện, dẫn nhiệt và chống ăn mòn tốt

Trước hết, chúng ta phải biết vật liệu nano là một sản phẩm của công nghệ nano. Mà công nghệ nano lại là sự phân tích, điều khiển và chế tạo các vật chất bằng cách biến chúng trở thành các vật liệu có hình dạng và kích thước cực nhỏ, từ 1 đến 100 nanomet. Đó chính là vật liệu nano.

Như vậy, vật liệu nano là loại vật liệu có cấu trúc hạt, sợi, ống hoặc các tấm mỏng có kích thước rất nhỏ (từ 1 đến 100 nanomet). Thực chất, các vật liệu này đã được tìm thấy và ứng dụng từ rất lâu về trước (khoảng thế kỷ 10), thế nhưng lúc đó sự hiểu biết của con người về vật liệu này vô cùng ít.

Các nano vật liệu tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau, cụ thể là dạng lỏng, rắn và khí. Tên gọi của chúng cũng thay đổi tùy thuộc vào hình dạng và cấu trúc của vật liệu. Một số ví dụ phổ biến gồm có:

  • Nano vật liệu một chiều: dây Nano, ống Nano.
  • Nano vật liệu hai chiều: màng mỏng,…
  • Vật liệu mang tính chất nano: các hợp chất Nano hoặc các vật liệu hỗn hợp Nano,…

Các hạt Nano sở hữu những tính chất đặc biệt mà không phải vật liệu nào cũng có. Cụ thể, một số sản phẩm có đặc điểm siêu cứng hoặc siêu dẻo, nguyên nhân là do sự tương tác phức tạp giữa nguyên tử, phân tử cấu thành nên chúng.

Ngoài ra sản phẩm còn có khả năng dẫn điện, dẫn nhiệt và chống ăn mòn cực tốt. Chính điều này đã giúp sản phẩm trở thành gương mặt tiềm năng trong nhiều lĩnh vực.

Phương pháp chế tạo vật liệu nano phổ biến hiện nay

Bạn có bao giờ thắc mắc với kích thước siêu nhỏ từ 1 – 100 nanomet, người ta đã sản xuất nano vật liệu như thế nào chưa? Nếu rồi thì những phương pháp chế tạo vật liệu nano dưới đây sẽ giải đáp thắc mắc cho bạn!

Phương pháp hóa ướt

Là phương pháp sản xuất nano vật liệu từ các dung dịch chứa ion khác nhau. Mỗi dung dịch sẽ được pha trộn theo một tỷ lệ nhất định. Dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, áp suất và độ pH, nano vật liệu sẽ kết tủa trong dung dịch. Sau đó, người ta sẽ tiến hành thu sản phẩm bằng cách lọc và sấy.

Một số phương pháp hóa ướt phổ biến có thể kể đến thủy nhiệt, sol-gel và kết tủa đồng.

Phương pháp cơ khí

Hiểu một cách đơn giản, phương pháp này là việc nghiền các vật liệu ở dạng bột để thu được vật liệu khác có kích thước cực nhỏ, đó chính là nano. Nghiền, tán và hợp kim cơ học là một số phương pháp cơ khí phổ biến. Hiện nay, các thiết bị nghiền chuyên được sử dụng để chế tạo nano vật liệu là máy nghiền bi hành tinh hoặc máy nghiền quay.

Phương pháp bay hơi nhiệt

Bay hơi nhiệt là phương pháp thường được sử dụng để sản xuất các hạt nano
Bay hơi nhiệt là phương pháp thường được sử dụng để sản xuất các hạt nano

Gồm có các phương pháp khắc quang, phủ trong môi trường hút chân không và một số phương pháp vật lý và hóa học khác. Phương pháp này thường được sử dụng để sản xuất các lớp mỏng hoặc phủ bề mặt. Ngoài ra, khi loại bỏ nano vật liệu từ các tấm chắn, con người có thể thu được các hạt nano.

Phương pháp khí tạo nano

Như cái tên của nó, đây là phương pháp chế tạo vật liệu nano từ khí. Một số phương pháp quen thuộc có thể kể đến nhiệt phân, nổ điện, sử dụng laser, sử dụng plasma,…

Phương pháp hóa học

Là việc sử dụng muối kim loại và phản ứng oxi hóa – khử để biến đổi ion thành các hạt nano với kích thước cực nhỏ. Tuy nhiên, vì các hạt nano có năng lượng lớn nên chúng có xu hướng liên kết với nhau để tạo thành kích thước lớn hơn. Bởi vậy, đối với phương pháp này, hạt nano được tạo ra sẽ được bọc trong một lớp bảo vệ.

Ứng dụng của nano vật liệu có thể bạn chưa biết

Với kích thước siêu nhỏ, vật liệu nano có thể làm rất nhiều thứ mà không phải công nghệ nào cũng làm được. Bởi vậy, sản phẩm được ứng dụng rất rộng rãi trong đời sống, trong mọi lĩnh vực. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của nano vật liệu:

Trong lĩnh vực y học, sinh học

Các hạt nano được sử dụng như là các robot nano, có thể xâm nhập vào cơ thể con người. Từ đó, giúp con người can thiệp vào phân tử hoặc tế bào. Bên cạnh đó, nano vật liệu còn cải thiện chất lượng và hiệu suất của các thiết bị y tế, phát triển các thiết bị điện tử siêu mỏng. Nhờ vậy mà vật liệu đã góp ích rất lớn trong việc chẩn đoán, điều trị bệnh. Thậm chí là tiêu diệt các tế bào ung thư.

Trong ngành may mặc

Nano có thể khử mùi của quần áo, do đó vật liệu rất được ưa chuộng trong lĩnh vực may mặc
Nano có thể khử mùi của quần áo, do đó vật liệu rất được ưa chuộng trong lĩnh vực may mặc

Nano vật liệu đã đem đến sự chuyển mình lớn cho ngành may mặc. Sự xuất hiện của vật liệu đã tiêu diệt các vi khuẩn gây ra mùi khó chịu trong quần áo. Với ưu điểm này, vật liệu đã được ứng dụng trong nhiều hãng thời trang nổi tiếng, đặc biệt là các loại quần lót khử mùi.

Nano có thể khử mùi của quần áo, do đó vật liệu rất được ưa chuộng trong lĩnh vực may mặc

Trong lĩnh vực năng lượng

Sử dụng nano vật liệu sẽ giúp nâng cao hiệu suất của các thiết bị năng lượng sạch. Điển hình như pin năng lượng mặt trời và pin lithium-ion. Ngoài ra vật liệu còn giúp tăng dung lượng pin và thời gian sạc.

Lời kết

Với những thông tin trên, ta có thể thấy được rằng sự xuất hiện của vật liệu nano đã đem đến rất nhiều lợi ích cho cuộc sống. Đừng quên liên hệ với Nhựa Sài Gòn – đơn vị cung cấp nhựa hàng đầu Việt Nam nếu có nhu cầu mua nhựa chất lượng cao nhé!