LOGO
Chạy đua về
công nghệ
Nano
Mục lục
Chương 1: Công nghệ nano tạo ra sức cạnh
tranh quyết liệt
Chương 2:Tiềm năng giải quyết các bài
toán của nhân loại có tính toàn cầu
Chương 3 : Sự phát triển của công nghệ
nano trên thế giới
Chương 4 : Công nghệ nano và đạo đức
Chương 1 : Công nghệ nano tạo ra
sức cạnh tranh quyết liệt
Ngày nay, có thể ta tình cờ nghe một vài vấn đề nào
đó hoặc một sản phẩm nào đó có liên quan đến hai
chữ “nano”. Ở khoảng nửa thế kỷ trước, đây thực sự
là một vấn đề mang nhiều sự hoài nghi về tính khả
thi, nhưng trong thời đại ngày nay ta có thể thấy
được công nghệ nano trở thành một vấn đề hết sức
thời sự và được sự quan tâm nhiều hơn của các nhà
khoa học. Các nước trên thế giới hiện nay đang
bước vào một cuộc chạy đua mới về phát triển và
ứng dụng công nghệ nano.
Nano là gì? Vật
liệu nano là gì?
Công nghệ nano
là gì?
1.1 Một vài khái niệm về công nghệ
nano
Vật liệu Nano là
loại vật liệu mà
trong cấu trúc
của các thành
phần cấu tạo nên
nó ít nhất phải có
một chiều ở kích
thước nanomet.
Công nghệ nano
bao gồm việc thiết
kế, chế tạo và ứng
dụng các cấu trúc,
thiết bị hay hệ
thống ở kích thước
nanomet
(1nm = 10-9m).
Một vài khái niệm về công nghệ nano
H2. Phân tử peptide amphiphiles
H1.Ống carbon nanotube
H3. Cán bộ phòng thí nghiệm công nghệ
nano thuộc Đại học Quốc gia TP.HCM làm
việc tại phòng chế tạo màng (thin films
deposition)
Một vài khái niệm về công nghệ
nano
Ưu điểm của công nghệ nano:
Kính thước cấu trúc nano thuộc thang nano nên cực
nhỏ làm cho các sản phẩm nhỏ gọn, do đó tiêu phí ít
vật liệu, ít năng lượng, ít hoặc không gây ô nhiễm
môi trường và giá thành giảm nhanh khi nhu cầu
tăng.
Ưu việt chủ yếu hơn lại là các sản phẩm công nghệ
nano có nhều tính năng mới, không thể thay thế bằng
vật liệu khác được.
1.2 Các vấn đề của việc ứng dụng của
vật liệu nano
Lĩnh vực phân tán
và bao phủ hạt
nano.
Vật liệu cấu trúc
hóa nano
4 vấn
đề
Lĩnh vực vật liệu
có diện tích mặt
ngoài cao
Linh kiện chức năng
ở thang nano
Lĩnh vực phân tán và bao phủ hạt
nano
Các hạt nano có diện tích mặt ngoài rất lớn, có thể gây
nên những hiệu quả bất ngờ khi làm phân tán và bao phủ
chúng ở thanh nano trên hoặc trong các vật liệu, linh kiện
H4. Cấu trúc nano
H5. Ô tô sử dụng sơn phủ nano
Lĩnh vực vật liệu có diện tích mặt
ngoài cao
Các vật liệu có vi lỗ xốp dùng để lưu trữ năng
lượng và để phân ly với tính lọc lựa cao.
Vật liệu cách nhiệt dung cho các cỗ máy nhiệt dộ
cao.
Vật liệu xúc tác cho mọi quá trình hóa dầu.
Tách chiết sinh hóa và dược phẩm.
Dung trong ắc quy và điện dung chất lượng cao.
Đưa vào trong vật liệu chế tạo công nghệ để nâng
cao độ bền…
Linh kiện chức năng ở thang nano.
Các công cụ kỹ thuật
hiện nay đã cho phép
chế tạo được các cấu
trúc nano có kích thước
từ 0 ,1 đến 50nm. ứng
dụng công nghệ này để
chế tạo các linh kiện
chức năng cho kỹ thuật
điện tử nano.
H6. Linh kiện điện tử nano
Vật liệu cấu trúc hóa nano
Đó là các vật liệu rắn ở thể
khối lớn mà ở trong nó được
xử lý để có các cấu trúc
nano, ví dụ có các hạt nano,
tấm mỏng nano…
Các loại vật liệu này được
cấu trúc hóa nano như vậy
thường hay thay đổi tính
năng so với lúc chưa có xử
lý. Những tính chất cơ, điện,
từ…đều có đột biến
H7. Khả năng làm mờ cục bộ trên
màn hình LEX8 sử dụng công
nghệ Nano LED
H8.Nano LED sử dụng một tấm film cực mỏng
Sự phát triển của ứng dụng công nghệ nano
Chương 2 : Tiềm năng giải quyết các bài
toán của nhân loại có tính toàn cầu
1
2
3
• Công nghệ nano và vấn đề sức khỏe và y tế.
• Công nghệ nano và vấn đề năng lượng.
• Công nghệ nano và vấn đề môi trường.
2.1 Công nghệ nano và vấn đề
sức khỏe và y tế
Công nghệ nano và vấn đề sức khỏe
và y tế
Ứng dụng của nano vào y tế có những ưu việt :
- Tăng cao tốc độ và hiệu quả trong chẩn đoán và điều trị.
- Bảo vệ sức khỏe có hiệu lực và ít tốn kém bằng việc sử dụng các linh
kiện điều khiển từ xa và ở trong cơ thể người.
- Nhiều công thức, lộ trình mới để chuyển thuốc đến chỗ cần của cơ
thể, mở rộng cao độ tiềm năng điều trị bằng việc đưa nhiều loại
thuốc mới đến trúng mục tiêu, ngay cả những nơi mà trước đây
không truyền tới được.
Công nghệ nano và vấn đề sức khỏe
và y tế
Có nhiều cơ quan nội tạng và
mô nhân tạo chống thải bỏ
lâu dài.
-Có nhiều phương tiện mới trợ
thính và trợ thị.
- Có nhiều loại cảm biến phát
hiện bệnh mới phát sinh
trong cơ thể, chuyển sự tập
trung của khách hàng từ
chữa bệnh sang phòng ngừa
và phát hiện sớm bệnh.
H9. Công nghệ nano trong y sinh
2.2 Công nghệ nano và vấn đề năng
lượng
Công nghệ nano và vấn đề năng lượng
Từ kết quả đã đạt được, có thể thấy trong thập kỉ tới các hướng ưu
tiên trong nghiên cứu ứng dụng công nghệ nano và vấn đề năng
lượng sẽ là :
- Nghiên cứu hoàn thiện để thương mại hóa rộng rãi với giá rẻ các loại
pin mặt trời hiệu suất cao dựa trên vật liệu nano.
- Chất xúc tác nano để nâng cao hiệu suất chuyển năng lượng của
hydrocacbon thành nhiệt năng, chất xúc tác nano và màng nano để
phát triển các loại pin nhiên liệu đa năng có thể dùng nhiều loại vật
liệu làm nhiên liệu.
- Vật liệu nano làm máy nhiệt điện và máy lạnh loại mới để nâng cao
hiệu suất chuyển đổi nhiệt điện.
- Vật liệu nano để chế tạo các loại vật liệu điện từ mới, các thiết bị điều
khiển mới nhằm tiết kiệm năng lượng và bảo đảm an toàn cho mạng
lưới năng ượng nói chung, năng lượng điện nói riêng.
2.3 Công nghệ nano và vấn đề môi
trường
Công nghệ nano và vấn đề môi trường
Một số ứng dụng của vật liệu nano để làm giảm ô nhiễm môi
trường đã đạt hiệu quả tích cực.Ngoài ra công nghệ nano còn
ứng dụng trong Pha các hạt nano oxyt cesium vào mazut làm
cho nhiệt độ đốt cháy của các hạt bụi khó giảm xuống, do đó
làm giảm ô nhiễm khí thải. Các hạt bụi sắt nano có tính oxy
hóa cao , khi bơm hạt sắt nano hòa tan trong chất lỏng thích
hợp xuống gần các hố chôn rác thì các hạt này oxy hóa, nó sẽ
làm cho nhiều chất hữu cơ cùng tham gia vào quá trình oxy
hóa và bị phân hủy và không còn gây độc và bị kìm giữ mà
không khuếch tán lan trong nền đất
Chương 3 :Sự phát triển công nghệ
nano trên thế giới
Công nghệ nano gần đây trở thành một mũi nhọn nghiên cứu
phát triển trên thế giới, mặc dầu khoa học nano thì đã bắt đầu
thừ thập kỷ 60 của thế kỷ trước. Đến những năm 90 của thế kỷ
trước, những ứng dụng quan trọng của công nghệ nano đã gây
chấn động trong giới khoa học và kinh doanh. Trong toàn cầu
hóa, cạnh tranh và hợp tác giữa các nước về công nghệ nano
đang rất sôi động. Tất nhiên vai trò dẫn đầu luôn thuộc về ba
động cơ kinh tê của thế giới : Mỹ, EU, Nhật Bản. Các nước
trên thế giới khác như Trung Quốc, Nga, Ấn Độ cũng có nhiều
cơ sở khoa học và công nghệ nghiên cứu phát triển công nghệ
nano.
3.1 . Chương trình NNI, Hoa Kỳ
Chính phủ Mỹ đã tổ chức NNI
như một chương trình liên
ngành gồm : Quỹ khoa học
Quốc gia (NSF), Bộ Quốc
Phòng (DOD), Bộ Năng Lượng
(DOE), Viện Sức Khoẻ Quốc
gia (NIH), Cơ quan Hàng không
Vũ trụ (NASA), Bộ Thương
Mại với Viện Quốc gia về Tiêu
chuẩn và Công nghệ (NIST)
vốn mà NNI được cấp từ ngân
sách thường dành 70% để thúc
H10.Chất liệu chống đạn nano mới mà
đẩy nghiên cứu về công nghệ
các nhà khoa học Mỹ nghiên cứu có thể
nano ở các trường đại học
chống được đạn 9mm
Chương trình NNI, Hoa Kỳ
Nhà hoá học
R. Smalley, người được
giải nobel về phát minh
ra loại vật liệu nano là
fulơren, đứng đầu NNI
Chương trình NNI, Hoa Kỳ
Chương trình này tập trung vào 7 hướng trọng điểm:
- Kỹ thuật điện tử lưu trữ thông tin khối lớn (mass storage ) với
bộ nhớ có dung lượng nhiều terabit ( terabit bằng nghìn tỷ bit )
tăng độ cô gọn diên tích ghi 1 bit xuống hàng nghìn lần.
- Chế tạo vật liệu là sản phẩm theo quy trình từ dưới lên bằng
cách chế tạo thành vật liệu từ từng nguyên tử , nguyên tử nhằm
tốn ít nguyên liệu và giảm ô nhiễm môi trường.
- Phát triển các vật liệu có độ bền gấp mười lần thép nhưng trọng
lượng chỉ bằng một phần, để chế tạo các loại phương tiện
chuyên chở nhẹ hơn ở trên đất liền , dưới biển, trên không và
vào vũ trụ và sử dụng hiên liệu hiệu quả hơn.