Nghiên cứu ứng dụng vật liệu Các bon nanomet chế tạo bằng phương pháp lắng đọng hoá học (nhánh 1)

Chủ nhiệm đề tài GS. TS. Phan Hồng Khôi
Đơn vị thực hiện Viện Khoa học Vật liệu
Thời gian thực hiện 2005 - 2007
Tổng kinh phí 250 triệu đồng
Nội dung đề tài

Mục tiêu

  • Xây dựng công nghệ chế tạo ống nanô cacbon đa tường (MWCNTs) đạt sản lượng 100g/ngày đạt độ sạch trên 90%
  • Nghiên cứu sử dụng ống nanô cacbon đa tường làm gia cường trong vật liệu tổ hợp nanomet.

Nội dung nghiên cứu

  • Xây dựng thiết bị và nghiên cứu công nghệ lắng đọng hoá học (CVD) chế tạo vật liệu ống nanô các bon đa tường (MWCNTs) đạt sản lượng 100g/ngày, đạt độ sạch trên 85%, giá thành hạ  trên cơ sở nguyên liệu có trong nước.
  • Nghiên cứu ứng dụng ống nanô cacbon (CNTs) để chế tạo một số loại vật liệu tổ hợp và linh kiện micro/nanô mới sử dụng trong sản xuất, nghiên cứu khoa học và đời sống.
Kết quả đạt được
  • Thiết bị CVD kiểu liên hoàn đảm bảo chế tạo vật liệu CNTs đạt sản lượng 100g/ngày: Đã xây dựng được hệ thiết bị CVD đạt các yêu cầu đề ra: Nhiệt độ đạt đến 1150oC, sai số dưới 3oC. Hệ thiết bị cho phép chế tạo 15g vật liệu CNTs/mẻ, ứng với sản lượng 150 g/ngày.
  • Công nghệ chế tạo và vật liệu CNts: Đã xây dựng được công nghệ chế tạo vật liệu trên thiết bị xây dựng được. Công nghệ chế tạo liên hoàn cho phép mở rộng quy mô chế tạo kiểu bán công nghiệp.

Vật liệu CNT đa tường đường kính 30-100 nm;  Độ sạch đạt trên 85%.

  • Công nghệ biến tính CNTs và chế tạo cao su và polymer có pha tạp CNTs với các hàm lượng khác nhau (trên vật liệu CNTs mua của nước ngoài): Đã xây dựng được quy trình biến tính vật liệu CNTs với các nhóm chức CNTs-OH, CNTs-COOH, CNTs-NH2; Vật liệu sau biến tính đã được gia cường thành công vào các vật liệu nền khác nhau như cao su, Polyanilin, epoxy, mạ Cr, mạ Ni.
  • Kết quả đánh giá các thông số vật liệu tổ hợp sau pha tạp CNTs (độ dẫn, độ cứng, độ mài mòn, độ kéo đứt): Vật liệu tổ hợp nền cao su, epoxy, polyaniline, mạ Cr, Ni gia cường CNTs đã được khảo sát đầy đủ các thông số lý hóa như độ dẫn, độ cứng, độ bền kéo đứt, độ mài mòn, vv, với các tính năng vượt trội khi gia cường thêm vật liệu CNTs.
  • Hoàn thiện thiết bị và quy trình công nghệ chế tạo và làm sạch vật liệu CNTs: Vật liệu chế tạo được đã được làm sạch bằng phương pháp oxy hóa trong môi trường oxy ở nhiệt độ thấp (400oC), kết quả đo đạc kiểm tra cho thấy độ sạch của vật liệu có thể đạt đến trên 95%.
  • Cao su tổ hợp đã pha tạp CNTs (cao su tự nhiên và cao su blend): Vật liệu tổ hợp nền cao su gia cường CNTs đã được chế tạo thành các bạc tự bôi trơn trong các thiết bị bơm nước.
  • Đã hoàn thành công nghệ chế tạo vật liệu CNTs và cao su tổ hợp.
  • Bạc bôi trơn sử dụng cao su  có pha tạp CNTs: Các bạc tự bôi trơn sử dụng cao su gia cường CNTs đã được thử nghiệm thành công thực tes tại nhà máy chế tạo bơm nước Hải Dương. Kết quả thử nghiệm của nhà máy đã khẳng định tuổi thọ tăng cường 2 lần.
  • Kết quả liên quan đến đề tài: đã được công bố trên 2 bài báo quốc tế và 4 báo cáo hội nghị.
  • Ngoài các kết quả vừa nêu ở trên đề tài kết hợp với đề tài hợp tác nghị định thư với Hàn Quốc (2006-2007) đã thu được một số kết quả khác sau đây:
  • Đăng ký 01 bản quyền sáng chế về thiết bị và công nghệ chế tạo vật liệu CNTs số lượng lớn.
  • Đã có hợp đồng phối hợp thực hiện thử nghiệm với Công ty Cổ phần chế tạo bơm nước Hải Dương. Kết quả thử nghiệm cho thấy bạc tự bôi trơn trên nền cao su gia cường vật liệu CNTs cho tuổi thọ gấp đôi so với bạc cao su truyền thống. Kết quả mở ra khả năng ứng dụng thực tế tốt.
  • Đã phối hợp thực hiện nghiên cứu công nghệ mạ Cr, Ni gia cường vật liệu CNTs chế tạo được với Viện Kỹ thuật nhiệt đới. Kết quả nghiên cứu khẳng định vật liệu Cr, Ni khi gia cường CNTs làm tăng 2 lần độ cứng và độ chống mài mòn.
  • Đã có 01 hợp đồng kinh tế xây dựng hệ thiết bị chế tạo quy mô phòng thí nghiệm cho Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên, trị giá 245 triệu đồng thực hiện trong thời gian từ 1/9/2008-15/11/2008.
  • Đề tài cũng đã tạo cơ sở để phát triển thêm 03 hướng nghiên cứu mới về:

+    Ứng dụng vật liệu CNTs trong nền epoxy làm vật liệu hấp thụ sóng Rada ứng dụng trong an ninh quốc phòng.
+     Ứng dụng vật liệu CNTs trong nền vật liệu polyaniline làm vật liệu sơn dẫn điện, chống ăn mòn.
+     Ứng dụng vật liệu CNTs làm keo tản nhiệt cho bộ vi xử lý máy tính và các linh kiện điện tử công suất lớn.


Có thể nói, nhóm thực hiện đề tài đã hoàn toàn làm chủ thiết bị, công nghệ và một số định hướng ứng dụng công nghệ cao trên cơ sở vật liệu CNTs. Sản phẩm của đề tài hoàn toàn sẵn sàng để thương mại hóa.

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".