Carbon Nanotubes - SV Võ Hoàng Ngân

1. 1

2. Tổng quan
Phân loại
Tổng hợp
Ứng dụng
Tính chất
Kết luận 2

3. GIỚI THIỆU
Carbon nanotubes
(CNT)
• Hình dạng hình trụ.
• Các nguyên tử C xếp lại
thành lục giác.
• Hai đầu ống giống như
có 2 nửa quả cầu
fullerence đậy kín lại.
• Liên kết hoàn toàn
bởi các liên kết sp2
3
D:1,5  25 nm

4. DÒNG THỜI GIAN
4
1987
1981
1979
1976
1952
L.V Radushkevich tuyên
bố chế tạo CNT ở Liên Xô.
Koyama đăng hình
sợi carbon rỗng với
đường kính nano.
John Abrahamson
trình bày bằng chứng
CNT ở ĐH Penn State.
Nhóm các nhà khoa học
Nga đưa kết quả cấu
trúc hạt nano carbon.
Howard g. Tuyên bố cách
sản xuất sợi carbon với
đường kính 3,5 nm.

5. 5
Hi, My name’s S.
Iijma and I used
high-resolution
TEM to observe
carbon nanotubes

6. Carbon
Nanotubes
Single-walled
Nanotubes
(SWNTS)
Multi-walled
Nanotubes
(MWNTS)
6

7. Hầu hết các SWNT có đường
kính khoảng 1 nanomet, và
chiều dài ống có thể dài vài
milimet.
Cấu trúc của SWNT là
các tấm gaphite cuộn lại
thành một hình trụ.
7

8. 8

9. 9

10. Các loai SWNT khác
Armchair (n,n) Zigzag (n,0)
10

11. Chiral (n,m)
11

12. 12
Gồm nhiều lớp graphite cuộn lên
nhau để tạo dạng ống. Và có độ
trơ hóa học cao hơn

13. MWNT tt
Cơ tính độc đáo
Độ bền hóa học cao
Dễ chế tạo
Cấu trúc không đồng đều
13

14. Các cấu trúc nanotube khác
Torus
Là loại CNTs uốn cong
Được dự đoán có nhiều
tính độc đáo
14

15. ✓Mới được phát hiện.
✓Kết hợp của CNTs và
Fullerene.
✓Có khả năng phát xạ
trường điện tử.
15

16. 16

17. Tổng hợp Carbon Nanotubes
Các phương pháp để tạo ra nanotubes khá nhiều.
Tiêu biểu là :
Tổng hợp
CNT
Arc
discharge
Laser
Ablation
Chemical
vapor
deposition
(CVD) 17

18. •Yêu cầu 3 yếu tố:
I. Điện cực carbon
II. Xúc tác kim loại
III. Nhiệt
Hiệu suất phụ thuộc sự:
• Ổn định của plasma
• Áp suất khí trơ
• Nhiệt độ điện cực
Hiệu suất lý thuyết
Arc discharge
18
30-90%

19. • Hiệu quả cao.
• Chất lượng và hiệu suất sản
phẩm phụ thuộc vào nhiệt
độ phản ứng.
• Nhiệt độ 12000C cho sản
phẩm tốt nhất.
• Tốn kém, sản phẩm ít.
Laser Ablation
19

20. Chemical vapor deposition (CVD)
❑Nguồn nguyên liệu là CxHy ở pha khí.
❑Sử dụng nhiệt điện trở hay plasma để
truyền năng lượng cho các phân tử
carbon.
❑Sử dụng một cái đế đã nung nóng, có
chứa các nguyên tử xúc tác kim loại
trên bề mặt.
❑Độ sạch không cao (hiệu suất 30%).
❑Dễ chế tạo và rẻ tiền. 20

21. Điện
Cơ Hóa học
Nhiệt
Tính chất của Carbon Nanotubes
21

22. ➢Là vật liệu bền, linh hoạt và
cứng nhất.
➢Độ cứng (152 MPa) hơn thép,
kim cương (150MPA), được coi là
vật liệu cứng nhất.
➢CNT không bền nén.
➢Phụ thuộc vào phương pháp
chế tạo, dạng cấu trúc.
22

23. So sánh cơ tính
Material Young's Modulus
(Tpa)
Tensile Strength
(Gpa)
Elongation At Break
(%)
SWNT ~1 (from 1 to 5) 13–53 16
Armchair SWNT 0.94 126.2 23.1
Zigzag SWNT 0.94 94.5 15.6-17.5
Chiral SWNT 0.92
MWNT 0.27-0.8--0.95 11-63-150
Stainless steel 0.186-0.214 0.38-1.55 15-50
Kevlar–29&149 0.06-0.18 3.6-3.8 ~2
23Nguồn http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_nanotube

24. • Phụ thuộc vào đường kính ống và góc
chiral.
• Độ dẫn điện cao vì cấu trúc 1D
Tính dẫn điện:
24
Cách cuộn graphen để tạo thành ống nano cacbon
có thể dẫn đến tính chất điện của nó giống kim loại
hay bán dẫn

25. Tính chất nhiệt:
Tất cả CNT được cho là dẫn nhiệt tốt dọc theo ống
Nhiệt dung riêng của MWNTs và bó SWNTs phụ thuộc
vào các tương tác giữa các ống trong bó hay các lớp
graphene trong MWNTs và đường kính của chúng.
Độ bền nhiệt của CNTs được ước tính lên đến 28000C
trong chân không và 7500C trong không khí.
25

26. 26
-Trơ về mặt hóa học.
-Tương thích kém với các
loại vật liệu khác hoặc
dung môi khi pha trộn để
tạo thành hỗn hợp.
-Sự đám tụ làm giảm hóa
tính
co cụm lại
thành các đám
Vấn đề là xử
lý phù hợp

27. CNT có nhiều tính ưu việt nhưng
thực tế tương đối trơ về mặt hóa học
và tương thích kém khi pha trộn với
các dung môi khác 27

28. 28
Biến tính bằng axit
Dùng các chất oxi hóa mạnh
Oxi hóa hoàn toàn CNT để gắn
-COOH
Biến tính CNTs bằng axít và
sau đó thực hiện các chuyển
hóa tiếp theo để tạo các
nhóm chức este và amit

29. Biến tính bằng phản ứng cộng hợp
29
Các tác nhân hoạt động cao
được sử dụng thông qua các
phản ứng hoạt hóa bởi nhiệt.

30. 30

31. Năm 1895 bởi Konstantin Tsiolkovsky.
Ứng dụng để chế tạo cáp thang máy
khoảng những năm 2030.
Độ bền sợi ống than nano của kỹ thuật
hiện tại chỉ là 1,8 GPa
31

32. 32

33. 33