Nano là gì? Các ứng dụng của vật liệu nano và công nghệ nano

27/12/2021

Công nghệ nano ngày càng áp dụng rộng rãi cho nhiều ngành khác nhau, phục vụ cho đời sống của con người một cách tốt hơn. Vậy nano là gì? Công nghệ nano được hiểu ra sao? Cùng VietChem theo dõi bài viết ngay sau đây để trả lời cho các câu hỏi trên nhé.

Tổng quan về nano là gì?

1. Nano là gì? Công nghệ nano là như thế nào?

Công nghệ nano có thể hiểu đơn giản là kỹ thuật liên quan tới việc thiết kế, phân tích và chế tạo các cấu trúc phân tử bằng cách đưa về hình dạng, kích thước tính theo quy mô nanomet (nm, 1nm = 10-9m)

Có hai phương thức để chế tạo công nghệ nano là Top – Down (chia nhỏ hệ thống lớn đế tạo ra đơn vị với kích thước nano và Bottom – Up (ghép các hạt có kích cỡ phân tử hoặc nguyên tử nhằm thu được kích thước nano).

Nano là gì?

2. Vật liệu nano là gì?

2.1. Vật liệu nano là gì?

Là loại vật liệu với cấu trúc các hạt hay sợi ống hoặc các tấm mỏng,.. có kích thước rất nhỏ, vào khoảng từ 1 – 100 nanomet.

Tìm hiểu về vật liệu nano

2.2. Các dạng tồn tại và hình dáng vật liệu nano

• Vật liệu nano có thể tồn dưới các dạng: rắn, lỏng, khí
• Có 3 hình dáng vật liệu chính: vật liệu nano không chiều (đám nano, hạt nano), loại một chiều (dây nano, ống nano), hai chiều (màng mỏng). Ngoài ra còn có loại vật liệu mang cấu trúc nano hay nanocomposite.

2.3. Vật liệu nano được chế tạo ra sao?

– Phương pháp hóa ướt

• Gồm các phương pháp: thủy nhiệt, sol-gel, đồng kết tủa.
• Với cách này, các dung dịch có chứa ion khác nhau được trộn với nhau theo một tỷ phần thích hợp và dưới tác động của nhiệt độ, áp suất cùng độ pH,… các vật liệu nano sẽ được kết tủa từ dung dịch. Sau quá trình lọc và sấy khô, người ta thu được vật liệu có kích thước nano.

– Phương pháp cơ khí nano

• Gồm có phương pháp pháp tán, nghiền và hợp kim cơ học.
• Vật liệu dưới dạng bột được nghiền cho ra kích thước nhỏ hơn. Hiện nay, thường sử dụng loại máy nghiền bi hoặc máy nghiền quay.

– Phương pháp bay hơi nhiệt

• Bao gồm: phương pháp khắc và lắng đọng trong chân không, vật lý, hóa học.
• Áp dụng hiệu quả cho chế tạo màng mỏng hay lớp bao phủ bề mặt. Ngoài ra còn có thể dùng trong chế tạo hạt nano bằng việc cạo vật liệu nano từ tấm chắn.

– Phương pháp pha khí

• Bao gồm các phương pháp: nhiệt phân, nổ điện, đốt laser và bốc hơi tại nhiệt độ cao, plasma.
• Nguyên tắc hoạt động: hình thành vật liệu từ pha khí.

– Phương pháp hóa học

Thông qua quá trình phản ứng oxi hóa khử chuyển ion trong dung dịch muối kim loại thành kim loại có kích thước nano. Do các hạt nano có năng lượng lớn nên chúng thường có khuynh hướng liên kết lại với nhau để tạo kích thước bền hơn. Vì vậy, sau phản ứng các hạt được bọc bằng chất bảo vệ, tiêu biểu là nano bạc (bạc keo).

Vật liệu nano được chế tạo như thế nào?

Ứng dụng của nano

2. Ứng dụng của vật liệu nano

• Được sử dụng trong làm vật liệu ngăn cách: cửa kính, cửa sổ,…
• Trong sản xuất màn hình: được thêm vào kính để tăng tính dẻo, nâng cao cường độ, cản tia tử ngoại và bức xạ sóng ngắn mà không gây ảnh hưởng đến khả năng xuyên sáng. Có thể sử dụng thay thế cho mặt kính truyền thống hay mặt kính mạ trắng.
• Trong gốm sứ: Gốm sứ với kết cấu nano có cường độ và tính dẻo cao gấp nhiều lần so với gốm sứ truyền thống. Bên cạnh đó, nó còn có nhiều tính năng ưu việt như chịu nhiệt, chịu ma sát hay chống ăn mòn chỉ với tỷ trọng bằng 2/5 sắt thép.
• Đối với ngành vật liệu xây dựng: nhôm khi được thêm hạt nano của loại vật liệu nào đó sẽ tăng gấp hai lần cường độ và tính dẻo.
• Trong công trình xây dựng: Mái nhà bằng kim loại được phủ thêm lớp vật liệu này có khả năng tự điều chỉnh nhiệt độ của nó giúp cân bằng môi trường khí hậu trong nhà. Sử dụng cảm biến nano trong các bức tường mang đến khả năng tự điều chỉnh tăng giảm nhiệt độ tùy theo thời tiết. Với các bề mặt bếp được làm từ oxit titan khi bị bẩn sẽ được tự làm sạch, ngoài ra còn giúp ngăn chặn vi khuẩn, nấm mốc,…

Hình ảnh về sản phẩm gốm sứ phủ nano

2. Ứng dụng của công nghệ nano

• Trong các đồ điện tử: công nghệ nano đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực điện tử đặc biệt là trong chế tạo pin nano với cấu tạo theo kiểu ống nanowhiskers. Cấu trúc này giúp cho phép các cực của pin có diện tích bề mặt lớn hơn nhiều, mang đến khả năng lưu trữ điện năng nhiều hơn với kích thước cục pin ngày càng được thu hẹp.
• Ứng dụng của công nghệ nano trong y học: các dự án về nanorobot đang được đưa vào nghiên cứu, thử nghiệm. Các con robot với kích thước siêu nhỏ có khả năng đi vào bên trong cơ thể con người để đưa thuốc điều trị tới những bộ phận cần thiết. Việc cung cấp thuốc trực tiếp như vậy giúp tăng hiệu quả điều trị bệnh.

Nanorobot được ứng dụng trong điều trị bệnh để tăng hiệu quả tốt hơn

• Đối với ngành may mặc:  Việc áp dụng các hạt nano bạc trong khâu xử lý kháng khuẩn mang đến khả năng diệt vi khuẩn gây mùi hôi khó chịu cho quần áo, khăn tắm,…
• Đối với ngành nuôi trồng thủy sản: với khả năng diệt khuẩn an toàn và không để lại dư lượng, các hạt nano bạc được ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản. Khi đụng phải vi khuẩn có tính axit trong môi trường, các hạt này sẽ sinh ra ion Ag+, chúng có khả năng liên kết mạnh cùng peptidoglycan – thành phần cấu tạo thành tế bào vi khuẩn và gây ức chế khả năng vận chuyển oxy vào bên trong tế bào khiến tê liệt vi khuẩn.

Hy vọng với bài viết trên, VietChem đã cơ bản giúp bạn đọc hiểu hơn được về nano là gì, công nghệ nano, vật liệu nano là như thế nào? Nếu bạn đang có những thông tin thêm cần chia sẻ đối với vấn đề này thì hãy liên hệ ngay với chúng tôi qua hotline 096 302 9988 hoặc nhắn tin tại website ammonia-vietchem.vn để có thể trao đổi nhanh, hiệu quả nhất nhé.

Xem thêm: