Ong-Nano-Cacbon.pptx rất hay và thú vị,nên xem và đánh giá bài làm

rất hay và ý nghĩa,1 bài thuyét trình mang lại nhiều cái mới mẻ và giúp mọi người biết thêm về ống nano cacbon

1. Ống Nano Cacbon

2. Ống Nano Cacbon là gì? Ống nano cacbon (CNTs) là vật liệu nano được cấu tạo từ các nguyên tử cacbon sắp xếp theo mạng graphene và cuộn tròn thành hình trụ rỗng có đường kính nanomet. Một nanomet bằng một phần tỷ mét, hay khoảng một phần mười nghìn độ dày của một sợi tóc người. Phát hiện năm 1991 Các ống nano cacbon đa thành được phát hiện, trở thành dạng cacbon rắn thứ năm. Phát hiện năm 1993 Ống nano cacbon đơn thành dày một nanomet và dài vài chục nanomet được tìm thấy. Nghiên cứu năm 1996 Nhóm của Thomas Ebbesen đo lường thành công đặc tính điện của ống nano cacbon. Phát hiện năm 1998 "Carbon Nanohorn" (than chì một lớp hình sừng bò có đầu kín) được phát hiện. Đặc tính điện của CNTs khác nhau tùy thuộc vào chiều dài, độ dày, loại xoắn ốc và số lớp, hoạt động như kim loại hoặc chất bán dẫn.

3. Phân loại Nano cacbon dạng ống Dựa vào số lớp ống Ống nano cacbon đơn tường (SWCNT) Cấu tạo: chỉ gồm 1 lớp graphene cuộn tròn. Đường kính: ~0,4–3 nm. Đặc điểm: tính chất điện tử phụ thuộc mạnh vào cách cuộn. Ống nano cacbon đa tường (MWCNT) Cấu tạo: nhiều lớp graphene cuộn đồng trục. Đường kính: 2–100 nm. Đặc điểm: bền cơ học hơn, tính chất điện tử phức tạp hơn. Ống nano cacbon hai tường (DWCNT) là trung gian giữa SWCNT và MWCNT, gồm 2 lớp ống đồng trục.

4. Dựa vào hình thái cấu trúc CNTs thẳng Các ống mọc thẳng đứng, ít khuyết tật. CNTs xoắn / gợn sóng Cấu trúc uốn lượn do khuyết tật hoặc điều kiện tổng hợp. CNTs dạng bó Nhiều ống xếp song song thành bó do lực Van der Waals.

5. Dựa vào kiểu cuộn graphene (chirality) Kiểu armchair (n, n) Tính kim loại, dẫn điện rất tốt. Kiểu zigzag (n, 0) Có thể là bán dẫn hoặc kim loại tùy cấu trúc. Kiểu chiral (n, m) Bán dẫn hoặc kim loại, đặc tính phụ thuộc vào tỉ lệ n/m.

6. Dựa vào tính chất điện tử CNTs dẫn điện (metallic CNTs) Phù hợp làm dây dẫn nano. Ứng dụng trong điện cực. CNTs bán dẫn (semiconducting CNTs) Ứng dụng trong transistor. Ứng dụng trong cảm biến. Dựa vào phương pháp chế tạo CNTs tinh khiết cao: ít tạp chất kim loại, dùng trong điện tử và y sinh. CNTs chứa tạp chất: thường thu được sau CVD, cần tinh chế thêm.

7. Nano Cacbon Dạng Ống: Đặc Điểm, Cấu Trúc và Tính Chất

8. Đặc Điểm Nổi Bật của Nano Cacbon Dạng Ống Đặc điểm hình học Đường kính vài nanomet, chiều dài đến vài milimet, tỉ lệ dài/đường kính rất lớn. Đặc điểm vật lý Nhẹ hơn thép 6 lần nhưng bền hơn 100 lần, chịu nhiệt độ cao (~2800°C chân không), diện tích bề mặt lớn (~250 m²/g). Đặc điểm điện tử Dẫn điện thay đổi theo cấu trúc chiral, có thể là kim loại hoặc bán dẫn. Đặc điểm ứng dụng Phát xạ điện tử ở điện trường thấp, làm vật liệu composite siêu bền, cảm biến, bộ nhớ dung lượng lớn.

9. Cấu Trúc của Nano Cacbon Dạng Ống Cấu trúc nguyên tử CNTs hình thành từ nguyên tử carbon liên kết sp², tạo mạng lục giác giống graphene, cuộn thành hình trụ rỗng. Phân loại cấu trúc SWCNTs: một lớp graphene cuộn. MWCNTs: nhiều lớp graphene đồng trục. DWNTs: hai lớp graphene đồng tâm. Vector chiral (n, m) Cách cuộn tấm graphene quyết định tính chất điện tử (kim loại/bán dẫn), với các dạng zigzag, armchair, chiral. Cấu trúc đặc biệt CNTs có thể tạo giao điểm, ống nano lấp đầy, hoặc cấu trúc phân nhánh. Quang phổ Raman cộng hưởng dùng phân tích cấu trúc chi tiết.

10. Tính Chất Vật Lý – Hóa Học Tính chất cơ học Độ bền kéo cao nhờ liên kết cộng hóa trị mạnh, mô đun đàn hồi lên đến 1000–3000 GPa. Tính chất điện Dẫn điện tốt hơn đồng do electron di chuyển dễ dàng, tính chất điện phụ thuộc và có thể điều chỉnh theo cấu trúc chiral. Tính chất nhiệt Dẫn nhiệt tốt hơn kim cương (~3000 W/m·K), ổn định nhiệt cao. Tính chất hóa học Dễ biến tính bề mặt để gắn nhóm chức, tăng khả năng tương tác với polymer, nước, kim loại, ứng dụng trong xử lý môi trường, xúc tác, cảm biến sinh học.

11. Tổng quan về tổng hợp ống nano cacbon (CNTs) Ống nano cacbon (CNTs) là vật liệu nano hình ống với nhiều tính chất nổi bật như độ bền cơ học, độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao. Việc tổng hợp CNTs là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng.

12. Phương pháp hồ quang điện (Arc Discharge) Nguyên lý Dòng điện lớn (~50–100 A) chạy qua hai điện cực than trong khí trơ (He, Ar). Nhiệt độ cao làm bốc hơi carbon, sau đó ngưng tụ tạo CNTs. Đặc điểm sản phẩm Chủ yếu SWCNTs và MWCNTs, độ tinh thể cao nhưng lẫn tạp chất (than vô định hình, hạt xúc tác kim loại). Ưu điểm CNTs chất lượng tốt, độ kết tinh cao. Nhược điểm Khó kiểm soát kích thước, năng suất thấp, cần tinh chế.

13. Phương pháp phóng tia laser (Laser Ablation) Nguyên lý Sử dụng tia laser công suất cao chiếu vào bia than (graphite) có chứa chất xúc tác (Ni, Co, Fe) trong môi trường khí trơ ở nhiệt độ cao (~1200 °C). Đặc điểm sản phẩm Chủ yếu SWCNTs, chất lượng cao. Hiệu suất không cao, thiết bị phức tạp. Ưu điểm CNTs có độ tinh thể và tính đồng nhất cao. Nhược điểm Chi phí đắt đỏ, khó mở rộng sản xuất công nghiệp.

14. Phương pháp lắng đọng hóa học hơi (CVD) Nguyên lý Phân hủy hydrocarbon trên xúc tác kim loại (Fe, Co, Ni, Mo) ở 600–1200 °C, carbon kết tủa và hình thành CNTs. Đặc điểm CNTs có thể mọc định hướng trên đế hoặc dạng bột. Có thể điều chỉnh số lớp và kích thước CNTs. Ưu điểm Năng suất cao, dễ mở rộng công nghiệp, kiểm soát tốt chiều dài và đường kính CNTs. Nhược điểm Độ kết tinh thấp hơn hồ quang/laser, thường lẫn nhiều tạp chất cần tinh chế.

15. Một số phương pháp tổng hợp CNTs khác Phân hủy nhiệt (Pyrolysis) Nung phân hủy hợp chất hữu cơ giàu carbon (ví dụ ferrocene + hydrocarbon) để tạo CNTs. Phương pháp điện hóa Điện phân dung dịch chứa nguồn carbon để hình thành CNTs. Phương pháp plasma (PECVD) Dùng plasma thúc đẩy phản ứng CVD, kiểm soát tốt chiều cao và định hướng CNTs.

16. Tóm tắt các phương pháp tổng hợp CNTs Hồ quang điện & Laser Ablation Cho CNTs chất lượng cao nhưng khó sản xuất quy mô lớn. CVD Phổ biến nhất hiện nay nhờ năng suất cao, dễ mở rộng, phù hợp sản xuất công nghiệp. Các phương pháp khác Đang được nghiên cứu để tối ưu chi phí và chất lượng.

17. Ứng Dụng của Nano Cacbon Dạng Ống Khám phá tiềm năng vượt trội của CNTs trong nhiều lĩnh vực

18. 1. Ứng Dụng Trong Vật Liệu Composite Độ bền vượt trội CNTs bền kéo gấp 50 lần thép, nhẹ hơn ~6 lần, có tính đàn hồi và khả năng phân tán năng lượng tốt. Gia cường Polyme Tạo nhựa composite siêu bền cho thân máy bay, ô tô, tàu thủy, thiết bị thể thao. Gia cường Kim loại & Gốm Tăng khả năng chịu nhiệt, chống nứt, giảm trọng lượng cho kim loại và gốm. Áo giáp nhẹ Sản xuất áo giáp nhẹ, vật liệu chống đạn thay thế thép nặng nhưng vẫn đảm bảo bảo vệ.

19. 2. Ứng Dụng Trong Điện Tử & Công Nghệ Nano CNTs có độ dẫn điện cao, hiệu ứng lượng tử rõ rệt, có thể dẫn điện như kim loại hoặc bán dẫn tùy cấu trúc. Transistor CNT: Nhỏ, nhanh, tiết kiệm năng lượng cho máy tính tốc độ cao. Dây dẫn CNT: Thay thế dây đồng trong vi mạch, giảm nóng chảy và thất thoát năng lượng. Màn hình phẳng CNT: Dùng CNT làm nguồn phát electron, cho hình ảnh sắc nét, tiêu thụ điện năng ít hơn LCD. Điện cực Pin Lithium-ion: CNT tăng diện tích bề mặt, cho khả năng nạp – xả nhanh và dung lượng lớn.

20. 3. Ứng Dụng Trong Năng Lượng Siêu tụ điện Dùng CNT làm điện cực, tăng khả năng tích trữ năng lượng và chu kỳ sạc-xả. Pin nhiên liệu CNTs làm giá mang xúc tác cho bạch kim, giúp phân tán hạt xúc tác đều và giảm chi phí. Lưu trữ khí CNTs có cấu trúc rỗng, diện tích lớn, lưu trữ năng lượng sạch (hydro, methane) cho xe pin nhiên liệu. Pin mặt trời CNTs tăng khả năng thu nhận ánh sáng và vận chuyển điện tử trong pin quang điện thế hệ mới.

21. 4. Ứng Dụng Trong Cảm Biến & Xử Lý Môi Trường Cảm biến khí Phát hiện khí độc hại (CO, NH₃, NO₂) ở nồng độ cực thấp. Cảm biến sinh học Phát hiện glucose, protein, DNA trong y học, chẩn đoán sớm bệnh. Xử lý môi trường CNTs trong màng lọc nano loại bỏ kim loại nặng (Pb²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺), hợp chất hữu cơ, vi khuẩn, virus. Khử muối Chế tạo màng lọc nước biển thành nước ngọt.

22. 5. Ứng Dụng Trong Y Sinh & Dược Phẩm 1 Dẫn truyền thuốc nhắm đích Gắn thuốc điều trị ung thư vào CNTs, đưa trực tiếp đến khối u, giảm tác dụng phụ. 2 Liệu pháp quang nhiệt CNTs hấp thụ ánh sáng hồng ngoại, biến thành nhiệt, đốt tế bào ung thư mà không ảnh hưởng mô lành. 3 Vật liệu cấy ghép y sinh CNTs gia cường xương nhân tạo, stent mạch máu, màng sinh học có tính tương thích cao. 4 Chẩn đoán hình ảnh CNTs gắn hạt huỳnh quang/từ tính làm chất đánh dấu trong MRI, PET.

23. 6. Ứng Dụng Tích Trữ Năng Lượng CNTs có khả năng tích trữ năng lượng cao và tốc độ truyền tải điện tử nhanh. Do đó, CNTs thường được nghiên cứu ứng dụng cho các pin nhiên liệu. Loại pin nhiên liệu này có hiệu suất rất cao, góp phần vào sự phát triển của các giải pháp năng lượng sạch.

24. 7. Ứng Dụng Trong Linh Kiện Điện Tử Thiết bị phát xạ điện từ trường CNTs được sử dụng trong các thiết bị phát xạ điện từ trường và đầu dò nano. Cảm biến Nhờ tính dẫn điện tốt và trơ về mặt hóa học, CNTs là vật liệu lý tưởng cho các loại cảm biến. Hấp phụ cao Ngoài ra, CNTs có diện tích bề mặt lớn, mang lại khả năng hấp phụ cao.

25. 8. Vật Liệu Gia Cường Độ cứng & chống mài mòn CNTs có độ cứng lớn và khả năng chống mài mòn tốt. Nhẹ Vật liệu nhẹ, lý tưởng để gia cường trong các vật liệu composite. Composite đa dạng Sử dụng với polyme, cao su, hoặc kim loại để tạo ra vật liệu composite ưu việt. Đặc tính cơ lý tốt Các vật liệu composite này có đặc tính cơ lý tốt, độ bền, dẻo cao và dẫn điện tốt.

26. 9. Thương Mại Hiện nay, tại Việt Nam, CNTs đã được chế tạo cho mục đích thương mại. Sản phẩm có độ sạch 99% với giá 10.000đ/g (Viện Khoa học Vật liệu). Trong khi đó, CNTs do Trung Quốc sản xuất có giá khoảng 400 USD/kg. Điều này cho thấy tiềm năng phát triển và cạnh tranh của CNTs tại Việt Nam.