Công nghệ nano là gì? Ứng dụng trong cuộc sống như thế nào?
Công nghệ Nano ra đời vào đầu thế kỷ 21 đã tạo nên một làn sóng mới trong công cuộc cách mạng khoa học. Đến nay, công nghệ Nano đã được ứng dụng rộng rãi khắp các lĩnh vực khoa học công nghệ vào đời sống. Vậy thì công nghệ nano là gì?
- Công nghệ nano là gì?
Trước hết, chúng ta cần hiểu Nano là gì? Nano là một loại vật liệu có cấu trúc ở dạng hạt các hạt, các sợi, dạng ống hoặc các tấm mỏng với kích thước nhỏ chỉ khoảng từ 1 – 100 nanomet.
Công nghệ Nano là ngành công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng và kích thước trên quy mô nanomet (nm). Trong đó, 1m = 1.000.0000.000 nm.
Công nghệ Nano phát triển và ứng dụng phổ biến từ sau cuộc cách mạng 4.0 của những năm đầu thế kỉ 21. Công nghệ Nano được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị, máy móc phục vụ nghiên cứu khoa học, phục vụ công nghiệp sản xuất. Trong đó, nổi bật là ứng dụng kính hiển vi đầu dò quét, có thể quan sát rõ kích thước của từng nguyên tử hay phân tử.
Công nghệ nano là gì?
Theo nghiên cứu chỉ ra, thực tế các hạt nano đã tồn tại được hàng triệu năm ở trong thế giới tự nhiên. Và các hạt nano đã được con người ứng dụng chế tạo ra các vật liệu nano như chế tạo ra thủy tinh, gốm sứ với sự đa dạng về kích thước, màu sắc…
Hiện nay, công nghệ Nano được coi là một ngành công nghệ hàng đầu trong lĩnh vực Khoa học – kĩ thuật. Và việc ứng dụng công nghệ Nano vào đời sống ngày tăng cao, giúp ích cho sự phát triển kinh tế, xã hội của các nước.
- Vật liệu nano là gì?
Như chúng ta vừa tìm hiểu ở trên thì công nghệ Nano chính là sự phân tích, thiết kế và chế tạo các chất bằng cách đưa về các hình dạng và có kích thước từ 1 đến 100 nanomet.
Từ đó, chúng tạo ra vật liệu Nano, đây là một loại vật liệu có cấu trúc đa dạng, ở dạng hạt, sợi, ống, hay ở dạng các tấm mỏng. Đặc biệt, vật liệu này có kích thước rất nhỏ chỉ khoảng từ 1 đến 100 nanomet.
Đã từ rất lâu, khoảng từ thế kỉ 10, con người đã ứng dụng vật liệu nano vào đời sống sản xuất và sinh hoạt. Tuy nhiên, con người vẫn chưa hề biết về vật liệu nano. Vật liệu Nano tồn tại ở nhiều dạng khác nhau có thể ở dạng thể rắn, thể lỏng và thể khí. Theo đó, tên gọi của các vật liệu này cũng được đặt theo hình dáng của vật liệu đó.
Bạn đã biết vật liệu nano là gì?
Gồm có vật liệu nano không chiều (vật liệu nano ở dạng đám, hạt nano), vật liệu nano một chiều (dây nano và ống nano), vật liệu nano hai chiều (nano màng mỏng). Ngoài tên gọi vật liệu nano theo hình dáng thì còn có vật liệu nano tên là vật liệu mang cấu trúc nano và Nanocomposite.
- Các phương pháp chế tạo vật liệu nano
Sau khi bạn hiểu công nghệ nano là gì cũng như về vật liệu nano thì hãy cùng Sơn Hà tìm hiểu các phương pháp chế tạo vật liệu nano. Hiện nay, có rất nhiều phương pháp chế tạo nên vật liệu nano nhưng phổ biến nhất là với 5 cách sau:
3.1. Phương pháp hóa ướt
Phương pháp hóa ướt bao gồm các phương pháp thủy nhiệt, sol-gel và phương pháp đồng kết tủa. Theo đó, các dung dịch có chứa ion khác nhau sẽ được trộn với nhau với lượng tỉ lệ thích hợp.
Sau đó, các vật liệu nano được kết tủa từ dung dịch dưới tác động của nhiệt độ, độ pH và áp suất. Cuối cùng, trải qua quá trình lọc, sấy khô thì ta sẽ thu được các vật liệu có kích thước Nano.
3.2. Phương pháp cơ khí Nano
Phương pháp cơ khí Nano là các phương pháp tán, phương pháp nghiền và phương pháp hợp kim cơ học. Trong đó, theo phương pháp này vật liệu khi ở dạng bột sẽ được xử lý qua máy nghiền để nghiền vật liệu thành những kích thước nhỏ hơn nữa.
Hiện nay, các máy nghiền được dùng phổ biến là máy nghiền bi hành tinh hoặc máy nghiền quay.
3.3. Phương pháp bay hơi nhiệt
Phương pháp bay hơi nhiệt bao gồm các phương pháp quang khắc (lithography), phương pháp lắng đọng trong chân không (vacuum deposition), phương pháp bay hơi nhiệt vật lý hay hóa học.
Những phương pháp này được áp dụng cao trong chế tạo màng mỏng và chế tạo lớp bao phủ bề mặt. Ngoài những phương pháp trên ra thì còn một cách để chế tạo nên hạt Nano đó là cạo vật liệu Nano từ tấm chắn.
3.4. Phương pháp pha khí
Đây là phương pháp bao gồm các phương pháp nhiệt phân, phương pháp nổ điện (electro-explosion), phương pháp đốt laser, phương pháp bốc hơi ở nhiệt độ cao, phương pháp plasma. Các phương pháp này hình thành vật liệu Nano từ nguyên tắc pha khí.
3.5. Phương pháp hóa học
Theo đó, phương pháp hóa học sử dụng phản ứng oxi hóa khử của dung dịch muối kim loại chuyển ion sang dạng kim loại và ở kích thước Nano. Bởi các hạt Nano có năng lượng lớn sẽ liên kết với nhau để tạo nên kích thước lớn bền chặt hơn (micro).
Nên là sau khi phản ứng từ phương pháp hóa học, hạt Nano kim loại được bọc bằng các chất bảo vệ. Trong đó, chủ yếu là chất bạc keo hay còn được gọi là Nano bạc (Colloidal Silver).
5 phương pháp chính chế tạo nên vật liệu nano: Phương pháp hóa ướt, cơ khí nano, bay hơi nhiệt, phương pháp pha khí, phương pháp hóa học
- Ứng dụng công nghệ nano, vật liệu nano trong cuộc sống
Ngày nay, công nghệ Nano, vật liệu Nano được ứng dụng cao trong các lĩnh vực đời sống
4.1. Trong lĩnh vực y học
Theo nghiên cứu cho thấy, các hạt nano có thể can thiệp vào các phân tử và tế bào cơ thể con người. Ngày nay, con người ta đã chế tạo nên hạt nano có tính sinh học. Mang đến bước đột phá mới trong y học, hạt nano có tính sinh học giúp hỗ trợ chẩn đoán bệnh, dẫn truyền thuốc và giúp tiêu diệt các tế bào ung thư tốt hơn.
4.2. Năng lượng
Công nghệ Nano góp phần quan trọng, mang tính mới cho lĩnh vực năng lượng. Đó là nâng cao chất lượng của pin mặt trời, tăng thêm tính hiệu quả và tính dự trữ của pin mặt trời và siêu tụ điện. Từ đấy, tạo nên chất siêu dẫn thành dây dẫn điện để vận chuyển điện đường dài tốt hơn.
4.3. Lĩnh vực may mặc và thực phẩm
Ngành may mặc cũng đã tạo nên những bước tiến mới khi áp dụng công nghệ nano. Nhất là sử dụng các hạt nano bạc, bởi loại hạt nano này có khả năng thu hút và tiêu diệt những vi khuẩn gây nên mùi trong quần áo.
Công nghệ nano được ứng dụng nhiều trong sản xuất quần áo thể thao. Không chỉ ứng dụng cao trong may mặc, công nghệ nano còn ứng dụng cao trong thực phẩm.
Công nghệ nano mang đến một hương vị mới lạ cùng nhiều chất dinh dưỡng. Hơn nữa, nhờ công nghệ nano mà thực phẩm cũng được bảo quản lâu hơn nhờ những vật liệu đựng thực phẩm có khả năng diệt khuẩn cao.
Công nghệ nano để sản xuất quần áo thể thao, bảo quản thực phẩm
4.4. Lĩnh vực điện tử – Cơ khí
Công nghệ Nano được ứng dụng cao trong lĩnh vực điện tử, giúp chế tạo linh kiện nano, thế hệ máy tính nano nhanh hơn. Không chỉ vậy, sử dụng vật liệu nano để làm nên các thiết bị ghi thông tin có kích thước rất nhỏ. Hay sử dụng công nghệ nano vào sản xuất màn hình máy tính, sản xuất điện thoại và các thiết bị như xa hơi, máy bay và tàu vũ trụ…
4.5. Thiết bị nhà bếp
Một ứng dụng của công nghệ nano vào trong đời sống rất được người tiêu dùng ưa chuộng đó là ứng dụng vào thiết bị nhà bếp. Đặc biệt, công nghệ, vật liệu nano được ứng dụng nhiều trong sản xuất vòi nước rửa chén, chậu rửa bát,…
Chậu, vòi rửa bát sử dụng vật liệu nano không những giúp sản phẩm bền bỉ với thời gian, tăng khả năng chống gỉ, chống oxy hóa cao mà còn tăng tính thẩm mỹ. Chậu, vòi rửa bát có phủ lên lớp nano mang đến vẻ hiện đại góp phần tăng vẻ đẹp sang trọng cho không gian bếp nhà bạn.