Cong nghe nano_ hieu ung be mat

Hiệu ứng bề mặt ở cấu trúc nanô
Bám dính (con thạch thùng)
Không dính ướt (hiệu ứng lá sen)
Dính ướt (hiệu ứng lá hoa hồng)
Do đóng góp của hiệu ứng bề mặt: các số nguyên tử nằm trên bề mặt sẽ chiếm tỉ lệ đáng kể so với tổng số nguyên tử
Tỉ phần bề mặt/thể tích: S/V ~ 1/r lớn
Năng lượng bề mặt chiếm ưu thế do liên kết bên trong lõi nhỏ
VD: 1g CNT có tổng diện tích bề mặt 1.000 m2
1 g TiO2 có các lỗ nanô tổng diện tích bề mặt 200-500 m2 (sân tennis)













Hiệu ứng bề mặt
Bám dính (con thạch thùng)
Tại sao thạch thùng có thể bám chặt tốt?
Hiệu ứng bề mặt - Sợi “lông” nanô
Sợi lông sắp xếp như bàn chải đánh răng
Mỗi sợi lông chính tua ra các sợi lông con
4 bàn chân có tất cả 6,5 triệu sợi lông
(dài 200 nm, đường kính 10-15 nm)
Bám dính do keo ?
Ma xát ?
Móc vào nhau ?
Lực tĩnh điện ?
Lực mao quản ?
Lực hút van der Waals ?
Hiệu ứng bề mặt - Sợi “lông” nanô
Lực phân tử sinh ra bởi sự phân cực của các phân tử thành các lưỡng cực điện
Giảm mạnh theo khoảng cách
Chỉ tồn tại ở khoảng cách nanômét
Diện tích tiếp xúc càng nhiều => Lực càng lớn: diện tích 1cm2 thì lực dính trung bình là 30 kg/cm2
6,5 triệu sợi lông có tổng diện tích tiếp xúc có khả năng chịu được 120 kg
Bài học ứng dụng từ tự nhiên
Bài học ứng dụng từ tự nhiên
Mặt dính không keo
Chế tạo rôbốt biết leo tường
Bài học ứng dụng từ tự nhiên
Chống trơn, trượt lốp xe
Bài học ứng dụng từ tự nhiên
Máy hút bụi siêu nhỏ
làm sạch hạt bụi miromét trên các chip vi tính
An ninh: Điều tra tội phạm
Không dính ướt (hiệu ứng lá sen) và bề mặt không thích nước
Tại sao bề mặt dính ướt/không dính ướt ?
khối u ở kích thước micromét
Bao xung quanh là các khối u nhỏ hơn kính thước nanômét được phủ bởi một loại sáp (vật liệu “ghét” nước)
Bề mặt xốp
có cấu trúc nanô ?
Không dính ướt và bề mặt “ghét” nước
Hiệu ứng bề mặt
Bề mặt ghét nước
Bề mặt thích nước
q - góc tiếp xúc :  < 90° bề mặt thích nước,  > 90° bề mặt “ghét” nước
Năng lượng bề mặt (năng lượng bề mặt là năng lượng dùng để "bẻ đôi" một vật liệu )
Thích nước => Năng lượng bề mặt lớn (Kim loại, đá quí…)
Ghét nước => Năng lượng bề mặt nhỏ (sáp, tefnol…)
Hình thái học bề mặt
Với bề mặt “ghét” nước: càng lồi lõm => bọt không khí càng nhiều
=> càng tăng tính ghét nước (tăng )
Với bề mặt thích nước: càng lồi lõm => tăng lực Val der Waal
=> càng tăng tính thích nước
Bề mặt thích nước
Bề mặt ghét nước
Không dính ướt
bề mặt trơn phủ sáp
 = 104°
bề mặt với khối u lớn
 = 150°
u nhỏ nanomét bao quanh
= 160 – 180°
Các khối u lớn và nhỏ có tác dụng là giảm diện tích tiếp xúc
(giọt nước chỉ có 3 % diện tích tiếp xúc với bề mặt lá sen )
làm giảm năng lượng liên kết bề mặt
tăng tính không dính ướt trên các bề mặt ghét nước
Không dính ướt
Lớp biểu bì tiết ra một loại sáp có góc tiếp xúc của nước trên biểu bì là 105°
Nhờ những sợi lông con với đường kính vài micromét có các rãnh nhỏ vài trăm nanomét => góc tiếp xúc tăng đến 168°
Tại sao muỗi đứng được trên nước Cấu tạo của chân muỗi
Bài học ứng dụng từ tự nhiên
Kính không dính ướt
Bài học ứng dụng từ tự nhiên
Kính thường
Kính tự làm sạch
TiO2
Giọt nước trượt
Giọt nước lăn cuốn
theo bụi bẩn
Phủ lớp mỏng nanô TiO2 (~15 nm) lên kính có tác dụng:
Hấp thụ bức xạ tử ngoại của mặt trời tạo ra hiệu ứng xúc tác quang hóa, phân hủy chất bẩn trên kính
Lớp xốp nanô chống ướt và khi nước rơi xuống bề mặt kinh, các giọt nước hút nhau, hình thành nên một màn nước sẽ rửa trôi chất bẩn
Sơn tự làm sạch (sơn nanô), vải tự làm sạch…
Kính sinh thái tự làm sạch
Bài học ứng dụng từ tự nhiên
Các sản phẩm tự làm sạch khác:
Sơn tường tự làm sạch, sơn mái chống đông tuyết
Sơn thân tầu chống bám rêu , giảm sức cản của nước
Vải chống thấm nước dùng trong y học
Chống kết dính trong các linh kiện micro

Vải tự sạch
Bình xịt phủ lớp tự làm sạch
Sàn nhà, gỗ,…
Hiệu ứng lá hoa hồng – Bề mặt thích nước
Tại sao ?
Hiệu ứng lá hoa hồng – Bề mặt thích nước
Các "ngọn đồi" micromét có chứa khe nano
dọc theo đồi
Các "ngọn đồi" micromét tạo các khe không khí làm giảm diện tích tiếp xúc nước với bề mặt => giọt nước cuộn tròn
Các khe nanô tạo ra vùng tiếp xúc có lực van der Waals làm nước bám dính vào bề mặt cánh hoa (giống thạch thùng)
Dính ướt – không dính ướt