Công nghệ nano là gì? Ứng dụng của công nghệ nano

Công nghệ nano được mệnh danh là “phương thuốc vàng” trong việc giải quyết các vấn đề về môi trường và chăm sóc sức khỏe. Những sản phẩm được cải tiến từ công nghệ nano luôn được người tiêu dùng đặc biệt quan tâm.

Công nghệ nano là gì?

Định nghĩa về công nghệ nano

Công nghệ nano là một ngành nghiên cứu, phát triển khoa học vật liệu và các thiết bị thông qua nguyên tử và phân tử. Thông thường, công nghệ nano được sử dụng phục vụ cho lĩnh vực công nghiệp. Theo ước tính, một nanomet có kích thước gấp mười lần đường kính của một nguyên tử hydro.

Trung bình, sợi tóc của con người có đường kính khoảng 80.000 nanomet. Với quy mô đó, ta không thể áp dụng các nguyên tắc vật lý, hóa học thông thường khi nói về công nghệ nano. Có thể thấy, một ống nano carbon có thể cứng hơn thép 100 lần nhưng nhẹ hơn gấp 6 lần.

Nano là một hạt siêu nhỏ mà ta không thể nhìn chúng bằng mắt thường. Tuy nhiên, con người có thể nhìn thấy được nano thông qua kính hiển vi chuyên dụng, được phát minh vào đầu những năm 1980. Thời đại của công nghệ nano bắt đầu khởi sắc khi các nhà khoa học đã chế tạo ra các công cụ phù hợp. Điển hình như: kính hiển vi lực nguyên tử (AFM), kính hiển vi quét đường hầm (STM).

Mặc dù công nghệ nano còn khá mới mẻ, nhưng những vật liệu được cấu tạo từ nano đã được ứng dụng trong nhiều thập kỷ trước. Điển hình như những cửa sổ kính màu trong các nhà thờ thời Trung cổ. Thời đại hiện nay, các nhà khoa học đã cố gắng tạo ra các vật liệu có kích thước nano, tận dụng tính năng của chúng như: cường độ cao, trọng lượng nhẹ, kiểm soát quang phổ ánh sáng, phản ứng hóa học lớn hơn các vật liệu có cùng quy mô,… Từ đó tạo ra những sản phẩm có giá trị lâu dài và mang lại hiệu quả cao.

Kích thước nano nhỏ bé như thế nào?

Bạn có thể hình dung kích thước của nano thông qua một số hình ảnh sau:

• Một tờ giấy mỏng dày khoảng 100.000 nanomet
• Đường kính một sợi tóc của con người khoảng 80.000 – 100.000 nanomet
• Đường kính của một nguyên tử vàng bằng 1/3 nanomet
• Móng tay của bạn dài trong 1 giây bằng 1 nanomet
• Trong 1 inch có 25.400.000 nanomet
• Chuỗi ADN của con người có đường kính 2,5 nanomet

Các phương pháp chế tạo vật liệu nano

Phương pháp ướt

Phương pháp này còn được theo những cái tên khác nhau như: phương pháp thủy, đồng kết tủa hay sol-gel. Với phương pháp ướt, những dung dịch ion khác nhau sẽ được hòa trộn theo một tỷ lệ nhất định. Hỗn hợp này sẽ chịu tác động bởi một số thành phần ngoại lực như: độ pH, áp suất, nhiệt độ,… Sau một khoảng thời gian, dung dịch sẽ thu được một lượng vật liệu nano đã được kết tủa. Cuối cùng, các vật liệu này sẽ trải qua quá trình sàng lọc, sấy khô, tạo nên thành phẩm có kích thước nano.

Phương pháp cơ khí

Đây là phương pháp được thực hiện theo dạng nghiền, tán hợp kim cơ học. Phương pháp cơ khí vận dụng các vật liệu dạng bột. Chúng sẽ được nghiền hoặc tán thành các vật liệu có kích thước nhỏ hơn. Hiện nay, các thiết bị thực hiện hoạt động này là máy nghiền quay hoặc máy nghiền bi.

Phương pháp bay hơi nhiệt

Đây còn là phương pháp lithography (quang khắc), vacuum deposition (lắng đọng trong chân không), vật lý, hóa học. Phương pháp này chỉ hoạt động tốt khi chế tạo màng mỏng hoặc tạo lớp bao phủ bề mặt. Bên cạnh đó, thông qua các tấm chắn, người ta cạo vật liệu nano để tạo nên các hạt nano có kích thước nhỏ.

Phương pháp pha khí

Phương pháp này bao gồm các hoạt động như: electron-explosion (nổ điện), nhiệt phân, bốc hơi ở nhiệt độ cao, plasma và đốt laser. Thông qua quá trình pha khí, các vật liệu nano được hình thành.

Phương pháp hóa học

Thông qua phương pháp phản ứng oxi hóa khử chuyển ion, dung dịch muối kim loại được chuyển đổi thành kim loại có kích thước nano. Trong quá trình này, các hạt nano có năng lượng lớn liên kết lại với nhau tạo thành micro (kích thước bền hơn). Sau quá trình phản ứng, hạt nano kim loại được bao bọc bởi một chất bảo vệ. Đây được gọi là colloidal silver (nano bạc) hoặc bạc keo.

Một số ứng dụng của công nghệ nano

Thực phẩm

Nano là công nghệ hiện đại được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực, trong đó có ngành công nghiệp thực phẩm. Thức ăn, nước uống được chế tạo bằng công nghệ nano có hương vị và hàm lượng dinh dưỡng cao hơn.

Bên cạnh đó, dựa trên công nghệ nano, các chuyên gia đã tạo ra các vật liệu đựng thực phẩm có khả năng diệt khuẩn. Nhờ đó, những sản phẩm được bảo quản lâu hơn. Một số tủ lạnh hiện đại có thiết kế được phủ một lớp nano bạc bên trong nhằm lưu trực thực phẩm tốt hơn.

May mặc

Công nghệ nano góp mặt trong ngành may mặc đã tạo nên một bước tiến mới trong lĩnh vực này. Những trang phục được ứng dụng công nghệ nano mang lại hiệu quả vượt trội. Nano được dùng cho quần áo có khả năng thu hút và tiêu diệt vi khuẩn gây ra mùi hôi khó chịu. Phần lớn công nghệ nano được sử dụng cho các loại quần áo thể thao hoặc quần lót khử mùi.

Cơ khí – điện tử

Công nghệ nano được ứng dụng để tạo ra các linh kiện điện tử hiện đại, có tốc độ nhanh như:

• Màn hình điện thoại di động, máy tính xách tay
• Vật liệu nano siêu bền và nhẹ
• Thiết bị máy bay, ô tô, tàu vũ trụ,…
• Thiết bị ghi nhớ thông tin nhỏ gọn, dễ sử dụng
• Thế hệ máy tính nano

Năng lượng

Trong lĩnh vực năng lượng, công nghệ nano được sử dụng để chế tạo pin năng lượng mặt trời. Ngoài ra, chúng còn dùng trong việc tăng khả năng dự trữ và nâng cao tính hiệu quả của pin và siêu tụ điện. Những dây dẫn điện trong quá trình vận chuyển điện đường dài cũng được tạo nên từ công nghệ nano.

Y học

Trong lĩnh vực sinh học, y học, công nghệ nano được xem là một phương thức cực kỳ ưu việt. Những hạt nano siêu nhỏ và an toàn được chế tạo thành robot thâm nhập vào cơ thể con người. Điều này giúp các y, bác sĩ nhanh chóng chẩn đoán bệnh, dẫn truyền thuộc, thậm chí là xử lý các tế bào ung thư hiệu quả hơn.

Môi trường

Công nghệ nano có khả năng loại bỏ việc sử dụng các hóa chất, vật liệu độc hại ra khỏi môi trường. Chúng thay thế quy trình sản xuất thủ công gây ô nhiễm sang quy trình tinh gọn, tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường hơn. Máy lọc nước nano là một ví dụ điển hình của công nghệ nano đối với lĩnh vực môi trường.

Xây dựng

Bạn nghĩ sao về một ngôi nhà được xây dựng từ công nghệ nano? Tất nhiên đó sẽ là một ngôi nhà cực kỳ hiện đại với những tính năng vượt trội nhất. Tại thành phố Sydney, ngôi nhà ứng dụng công nghệ nano đầu tiên đã được xây dựng.

Ngoài những chức năng thông minh như: môi trường hoạt động năng suất cao, tự bảo dưỡng, chi phí bảo trì thấp,…, mái nhà khi được phủ lớp vật liệu nano có khả năng điều chỉnh nhiệt độ. Nhờ đó, môi trường trong căn nhà sẽ được điều hòa ổn định hơn.

Có thể nói, công nghệ nano là một phát minh kỳ diệu đối với mọi mặt trong đời sống của con người. Hiện nay, công nghệ này vẫn đang được nghiên cứu để khám phá được những lợi ích mà chúng mang lại.

Những câu hỏi thường gặp về công nghệ nano

Thế nào là vật liệu nano?

Vật liệu có cấu trúc dạng sợi, hạt, ống hoặc các tấm mỏng. Chúng được ứng dụng phổ biến trong sinh học bởi kích thước nhỏ. Vật liệu nano tồn tại chủ yếu với 3 dạng chính là: rắn, lỏng và khí.

Vật liệu nano có hình dạng ra sao?

Nano không chiều như hạt nano, đám nano
Nano một chiều như: ống nano, dây nano
Nano hai chiều như: mảng mỏng nano
Nano cấu trúc hay nanocomposite

Nano có thể nhìn bằng kính hiển vi không?

Nano không thể nhìn thấy được bằng kính hiển vi thông thường. Bạn chỉ có thể thấy chúng bằng các loại siêu kính hiển vi. Những loại kính này được phát minh vào khoảng hơn 30 năm trước.

Công nghệ nano có tác hại gì không?

Câu trả lời là “Có!”. Công nghệ nano được ví như một “con dao hai lưỡi”. Ngoài những ưu điểm vượt trội, công nghệ nano vẫn tồn tại không ít tác dụng phụ. Một số chuyên gia Thụy Sĩ cho rằng phân tử nano có thể làm tổn hại mô cơ bằng các phản ứng hóa học. Nếu không kiểm soát lượng phân tử nano, chúng có thể làm tê liệt hệ miễn dịch, gây kích ứng và rối loạn quá trình trao đổi enzyme.

Mọi thắc mắc và góp ý liên quan, xin vui lòng liên hệ ngay Tino Group để được tư vấn chi tiết hoặc Fanpage để cập nhật những thông tin mới nhất nhé!

Tinh gọn quy trình – chạm đỉnh doanh thu – Tino Group tự tin đồng hành cùng doanh nghiệp Việt trên hành trình chuyển đổi số!

CÔNG TY CỔ PHẦN TẬP ĐOÀN TINO

• Trụ sở chính: L17-11, Tầng 17, Tòa nhà Vincom Center, Số 72 Lê Thánh Tôn, Phường Bến Nghé, Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh
• Tổng đài miễn phí: 1800 6734
• Email: [email protected]
• Website: www.tino.org