Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tài Vật liệu nano ứng dụng trong quang điện tử và lĩnh vực khác thuộc công trình nghiên cứu khoa học cấp bộ
1 BKH&CN VKHVL BKH&CN VKHVL BKH&CN VKHVL Bộ Khoa học và Công nghệ VIN KHOA HC V CễNG NGH VIT NAM VIn khoa học Vật liệu 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội Báo cáo tổng kết khoa học nhiệm vụ hợp tác Quốc tế về khoa học và công nghệ Việt nam Hàn quốc Vật liệu nanô ứng dụng trong Quang điện tử và lĩnh vực khác (Vietnam-Korea Science Corporation Project on Nanomaterials for optoelectronics and other fields) Cơ quan chủ trì: VIN KHOA HC VT LIU Chủ trì nhiệm vụ: PHAN Hồng khôi 7458 20/7/2009 Hà Nội 2009 2 Bộ Khoa học và Công nghệ VIN KHOA HC V CễNG NGH VIT NAM VIn khoa học Vật liệu 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội Báo cáo tổng kết khoa học nhiệm vụ hợp tác quốc tế về khoa học và công nghệ Việt nam - TháI lan Vật liệu nanô ứng dụng trong Quang điện tử và lĩnh vực khác (Vietnam-Korea Science Corporation Project on Nanomaterials for optoelectronics and other fields) Cơ quan chủ trì: VIN KHOA HC VT LIU Chủ trì nhiệm vụ: GS. TS. PHAN Hồng khôi Ti liu ny c vit trờn c s kt qu thc hin ti Khoa hc Cụng ngh hp tỏc theo Ngh nh th gia Vit Nam Hn Quc giai on 2006-2008 do GS. TS. Phan Hng Khụi ch nhim. Ti liu cng c s dng bo v ti cỏc Hi ng nghim thu cp c s v cp nh nc. Cỏc s liu v kt qu cú tớnh bn quyn thu c nhúm tỏc gi v c quan ch trỡ l Vin KHVL. Khụng c phộp sao chộp ti liu bt c dng no. Hà Nội 2009 3 Mục lục: I. THÔNG TIN CHUNG VỀ NHIỆM VỤ II. Nội dung KHCN và sản phẩm đã đăng ký của nhiệm vụ 1. Mục tiêu của nhiệm vụ 2. Nội dung nghiên cứu đã đăng ký 3. Sản phẩm đã đăng ký của nhiệm vụ 4. Tập thể thực hiện nhiệm vụ 5. Dự toán kinh phí đã đăng ký III. Tóm tắt các kết quả đã thực hiện IV. Chi tiết kết quả đã thực hi ện A. Nhánh công việc về vật liệu CNTs 1. Tổng quan chung 2. Mô tả chi tiết kết quả theo từng sản phẩm đã đăng ký 2.1. Chế tạo thiết bị tạo vật liệu CNTs số lượng lớn 2.2. Xây dựng công nghệ chế tạo và làm sạch vật liệu CNTs 2.3. Chế tạo vật liệu CNTs mọc định hướng 2.4. Ứng dụng vật liệu CNTs cho đầu phát xạ điện t ử trường và đầu dò STM 2.5. Ứng dụng CNTs trong các vật liệu composit 3. Kết quả hợp tác với phía Hàn Quốc 4. Kết quả đào tạo 5. Kết quả công bố B. Nhánh công việc về vật liệu màng nano kỵ nước 1. Tổng quan chung 2. Mô tả chi tiết kết quả theo từng sản phẩm đã đăng ký 2.1. Kết quả chế tạo thiết bị nhúng kéo màng mỏng 2.2. Kết quả xác định hình dáng, kích thước các hạt nano tinh thể TiO 2 bằng phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) và bề mặt, chiều dầy màng bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) 2.3. Kết quả nghiên cứu pha tinh thể anatase của màng TiO 2 qua phổ Micro- Raman 2.4. Kết quả nghiên cứu phổ hấp thụ và truyền qua của các màng phủ TiO 2 4 2.5. Kết quả xác định hình thái bề mặt các màng TiO 2 qua ảnh kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) 2.6. Quy trình công nghệ chế tạo màng nanô kỵ nước 3. Kết quả hợp tác với phía Hàn Quốc 4. Kết quả công bố C. Nhánh công việc về vật liệu có hiệu ứng hole burning 1. Tổng quan chung 2. Mô tả chi tiết kết quả theo từng sản phẩm đã đăng ký 2.1. Công nghệ chế tạo vật liệu có hiệu ứng hole burning 2.2. Kết quả khảo sát các đặc trưng quang học 2.3. Kết quả xây dựng hệ đo phổ PSHB 3. Kết quả hợp tác v ới phía Hàn Quốc 4. Kết quả đào tạo 5. Kết quả công bố V. Kết luận VI. Tài liệu tham khảo VI. Phụ lục 1. Hợp đồng đã ký của nhiệm vụ 2. Báo cáo quyết toán tài chính 3. Hợp đồng kinh tế về chế tạo thiết bị và công nghệ chế tạo vật liệu CNTs 4. Hợp đồng hợp tác thử nghiệm để chuyển giao công ngh ệ về phủ màng TiO 2 lên bề mặt Mosai thủy tinh 5. Bản ghi nhớ về hợp tác liên quan đến thương mại hóa thiết bị, công nghệ, vật liệu CNTs 6. Đăng ký cấp bằng độc quyền sáng chế 7. Các kết quả công bố và đào tạo liên quan của nhiệm vụ 5 I. THÔNG TIN CHUNG VỀ NHIỆM VỤ 1. Tên nhiệm vụ: “Vật liệu nanô ứng dụng trong quang điện tử và lĩnh vực khác” 2. Thời gian thực hiện: 24 tháng 3. Kinh phí: 1000 triệu đồng 4. Chủ nhiệm nhiệm vụ: GS. TS. PHAN HỒNG KHÔI 5. Tên cơ quan chủ trì nhiệm vụ: Viện Khoa học Vật liệu-Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam Điện thoại: 7564129 ; Fax: 8360705 E-mail: phkhoi@ims.vast.ac.vn ; Website: http://www.ims.vast.ac.vn Địa chỉ: 18-Hoàng Quốc Việt, Cầu giấy, Hà nội 6 II. NỘI DUNG KHCN VÀ SẢN PHẨM ĐÃ ĐĂNG KÝ CỦA NHIỆM VỤ 1. Mục tiêu của nhiệm vụ: 1. Phát triển các phương pháp chế tạo vật liệu ống Carbon nanô sử dụng phương pháp lắng đọng nhiệt hoá học pha hơi (Thermal-CVD), lắng đọng nhiệt hoá học pha hơi dùng sợi đốt (Hot Filament-CVD), lắng đọng hoá học sử dụng năng lượng vi sóng (MWCVD). Điều khiển được kích thước, tính đị nh hướng và độ đồng đều của vật liệu ống carbon nanô 2. Phát triển ứng dụng vật liệu ống carbon nanô gia cường trong các loại vật liệu tổ hợp nanô (cao su, polymer, sơn, vv). Chế tạo các đầu phát xạ điện tử nhằm định hướng ứng dụng trong kỹ thuật phát xạ điện tử lạnh và trong kỹ thuật hiển thị 3. Phát triển phương pháp ch ế tạo và đo đạc tính chất của vật liệu có hiệu ứng hole burning dùng cho linh kiện bộ nhớ quang học lớn 4. Phát triển các phương pháp chế tạo và ứng dụng vật liệu nano coating có tính kỵ nước 5. Phát triển các phương pháp phân tích phổ để khảo sát các đặc trưng của tinh thể quang tử và các vật liệu nanô 6. Đào tạo các cán bộ nghiên cứu trẻ của Viện KHVL ở các phòng thí nghiệm ở Hàn Quốc 2. Nội dung nghiên cứu đã đăng ký: Nội dung nghiên cứu trong nước: 1. Phát triển thiết bị và nghiên cứu phát triển công nghệ chế tạo vật liệu CNTs với số lượng lớn đạt sản lượng 100 g/ngày 2. Sử dụng vật liệu ống nanô các bon chế tạo được làm vật liệu gia cường cho các vật liệu tổ hợp nanô (cao su, polymer, sơn) 3. Kết hợp với phía Hàn quốc xây d ựng công nghệ chế tạo vật liệu ống nanô các bon mọc có định hướng (aligned CNTs) 7 4. Kết hợp với phía Hàn quốc phát triển thiết bị và nghiên cứu các tính chất phát xạ điện tử của vật liệu ống nanô các bon chế tạo được làm cơ sở cho các ứng dụng trong kỹ thuật phát xạ điện tử lạnh và kỹ thuật hiển thị 5. Chế tạo và khảo sát tính chất của vật liệu có hiệu ứng hole burning trên cơ sở các thu ỷ tinh pha đất hiếm 6. Xây dựng hệ đo huỳnh quang kích thích trên cơ sở laser thay đổi tần số và phân giải cao 7. Nghiên cứu chế tạo màng nanô kỵ nước trên bề mặt kính xây dựng và kính công nghiệp kích thước vừa Nội dung nghiên cứu hợp tác: 8. Trao đổi thông tin, kinh nghiệm với phía bạn nhằm xây dựng thiết bị chế tạo tại Việt Nam và nghiên cứu phát triển công nghệ chế tạo vật liệu CNTs đạt sản lượng 100 g/ngày 9. Học hỏi kinh nghiệm và kết hợp với phía Hàn Quốc xây dựng tại Việt Nam công nghệ chế tạo vật liệu ống nanô các bon mọc có định hướng (aligned CNTs) 10. Đo các tính chất phát xạ điện tử của vật liệu ống nanô các bon chế tạo được tại PTN của GS. Soonil Lee, Đại học Ajou, Hàn Quốc 11. Học hỏi kinh nghiệm của bạn để xây dựng thiết bị đo về tính phát xạ điện tử của vật liệu CNTs 12. Hợp tác với phía bạn chế tạo vật liệu có hiệu ứng hole burning trên cơ sở các thuỷ tinh pha đất hiếm 13. Tham khảo kinh nghiệm của bạn nhằm xây dựng hệ đo huỳnh quang kích thích trên cơ sở laser thay đổi tần số và phân giải cao 3. Sản phẩm đã đăng ký của nhiệm vụ: Các sản phẩm cụ thể của nhiệm vụ đã đăng ký được thể hiện trên bảng 1 dưới đây: Bảng 1: Danh mục sản phẩm khoa học và công nghệ đã đăng ký của nhiệm vụ 8 TT Tên sản phẩm Số lượng Yêu cầu kỹ thuật, chỉ tiêu chất lượng Thời gian hoàn thành 1 Thiết bị chế tạo vật liệu CNTs số lượng lớn 01 Đảm bảo chế tạo vật liệu CNTs đa tường, đạt sản lượng 100 g/ngày 12/2006 2 Thiết bị nhúng kéo màng mỏng nano kỵ nước với các thông số kỹ thuật cơ bản, đáp ứng nhu cầu chế tạo được các màng nano trên kính phẳng, kích thước 300x350 mm, tốc độ kéo lên và xuống 10 cm/phút. Bình chứa dung dịch “sol” với các hạt nano: 3- 5 lít. 01 Thiết bị sử dụng được để nhúng kéo các kính phẳng 12/2006 3 Thiết bị đo huỳnh quang kích thích trên cơ sở laser thay đổi tần số và phân giải cao 01 Thiết bị đo với độ phân giải 0,5 cm -1 trong dải tần số từ 400 nm-1600 nm 8/2007 4 Qui trình công nghệ chế tạo vật liệu CNTs số lượng lớn 01 Đầy đủ, chi tiết liên quan đến thiết bị xây dựng được 12/2006 5 Qui trình công nghệ chế tạo vật liệu CNTs mọc định hướng (aligned CNTs) 01 Đầy đủ, chi tiết liên quan đến thiết bị đã có 8/2007 6 Quy trình công nghệ chế tạo màng kỵ nước 01 Đầy đủ, chi tiết 8/2007 7 Vật liệu CNTs 02 Kg Độ sạch trên 85% 8/2007 8 Vật liệu tổ hợp được gia cường bằng ống CNTs 05 Kg -Độ bền cơ học cao gấp đôi vật liệu gốc - Độ dẫn điện cao hơn mười lần 8/2007 9 Đầu phát xạ điện tử trường và đầu dò SPM dạng mẫu đo 05 chiếc Phát xạ điện tử ở thế ngưỡng thấp <5 V/mm 12/2007 9 10 Màng mỏng nanô kị nước trên kính kích thước 300 x 350 mm 10 m 2 Kỵ nước 12/2007 11 Vật liệu thuỷ tinh có hiệu ứng hole burning 03 mẫu 03 mẫu thủy tinh oxit pha đất hiếm có hiệu ứng hole burning 12/2007 10 4. Tập thể thực hiện nhiệm vụ: a. Nhánh công việc về vật liệu CNTs TT Họ tên Trách nhiệm Cơ quan 1 GS.TS. Phan Hồng Khôi Chủ trì đề tài Viện KHVL 2 PGS. TS. Phan Ngọc Minh Chủ trì đề tài nhánh Viện KHVL 3 TS. Ngô Thị Thanh Tâm Tham gia Viện KHVL 4 KS. Lê Đình Quang Tham gia Viện KHVL 5 CN. Phan Ngọc Hồng Tham gia Viện KHVL 6 NCS. Nguyễn Tuấn Hồng Tham gia Viện KHVL 7 NCS. Ngô Quang Minh Tham gia Viện KHVL 8 NCS. Nguyễn Văn Chúc Tham gia Viện KHVL 9 CN. Bùi Hùng Thắng Tham gia Viện KHVL 10 NCS. Thân Xuân Tình Tham gia Viện KHVL b. Nhánh công việc về vật liệu màng nanô kỵ nước TT Họ tên Trách nhiệm Cơ quan 1 PGS.TS. Phạm Thu Nga Chủ trì đề tài nhánh Viện KHVL 2 NCS. Vũ Đức Chính Tham gia Viện KHVL 3 NCS. Cao Xuân Thắng Tham gia Viện KHVL 4 CN. Đinh Hùng Cường Tham gia Viện KHVL 5 CN. Nguyễn Văn Công Tham gia Viện KHVL 6 KS. Phạm Thùy Linh Tham gia Viện KHVL 7 NCS. Khổng Cát Cương Tham gia Viện KHVL 8 NCS. Vũ Thị Hồng Hạnh Tham gia Viện KHVL c. Nhánh công việc về vật liệu thủy tinh có hiệu ứng hole burning [...]... quan đến vật liệu ống nanô cácbon CNTs: Xây dựng thiết bị, công nghệ chế tạo vật liệu ống nano carbon (CNTs) đạt sản lượng 100g/ngày, độ sạch trên 80%; nghiên cứu công nghệ chế tạo vật liệu CNTs số lượng lớn và thử nghiệm chế tạo vật liệu CNTs, làm sạch vật liệu CNTs; nghiên cứu quy trình công nghệ mọc định hướng vật liệu CNTs; nghiên cứu ứng dụng vật liệu CNTs gia cường trong vật liệu tổ hợp và tìm... nước phát triển Ngay ở những nước trong khu vực như Trung Quốc, Thái lan, Malaysia, nghiên cứu về loại vật liệu mới này được coi là hướng ưu tiên Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam là cơ sở tiên phong trong việc nghiên cứu chế tạo, tìm hiểu tính chất lý, hóa và khả năng ứng dụng của vật liệu các bon có cấu trúc nanô trong vật liệu điện tử, vật liệu tổ hợp Nhánh đề tài này đã... pháp chế tạo vật liệu ống Carbon nanô sử dụng phương pháp lắng đọng hoá học pha hơi Điều khiển được kích thước, tính định hướng và độ đồng đều của vật liệu ống carbon nanô 16 - Phát triển ứng dụng vật liệu ống carbon nanô gia cường trong các loại vật liệu tổ hợp nanô Chế tạo các đầu phát xạ điện tử 2 Mô tả chi tiết kết quả theo từng sản phẩm đã đăng ký 2.1 Kết quả chế tạo thiết bị tạo vật liệu CNTs số... lối vào và lối ra và đưa buồng phản ứng ra ngoài e) Lấy sản phẩm ra 34 + Sau khi buồng phản ứng và xúc tác nguội, tiến hành lấy sản phẩm là vật liệu ống nanô cácbon đã mọc trên lưới Fe xúc tác ra ngoài Tiến hành tách vật liệu CNTs ra khỏi xúc tác lưới Fe bằng phương pháp quay cơ học Vật liệu xúc tác lưới Fe có thể được sử dụng lại để mọc ống cácbon nanô Sử dụng hệ thiết bị 01 ống lò phản ứng, vật liệu. .. xuyên hầm STM; vật liệu tản nhiệt mới trong các bộ vi xử lý Đặc biệt là với nhiều tính chất cơ học quí (nhẹ, độ cứng cao, độ chịu mài mòn cơ và hoá tốt, diện tích bề mặt lớn) CNTs hiện là vật liệu gia cường lý tưởng cho nhiều loại vật liệu tổ hợp mới nền kim loại, nền polymer, cao su, epoxy với phạm vi ứng dụng rất rộng Do tính chất đặc biệt và khả năng ứng dụng rộng rãi, đối tượng vật liệu này được... khí, đóng mở và chỉnh dòng khí vào buồng phản ứng 4 Buồng phản ứng 5 Vành kim loại, gắn với miệng của buồng phản ứng, nhằm mục đích liên kết với nắp buồng phản ứng 6 Đầu ren vặn trên vành kim loại, dùng để liên kết với nắp bình phản ứng nhờ ốc vít 7 Không gian trong buồng phản ứng 8 Lỗ phun khí vào buồng phản ứng 9 Lỗ tròn trên vành lắp buồng phản ứng, để bắt ốc vít liên kết với buồng phản ứng 28 10 Van... phẩm công nghệ cao ứng dụng vật liệu CNTs đã được công bố với nhiều tính năng vượt trội [2] Với cấu trúc hình học độc đáo, tính chất điện tử đặc biệt (kim loại hoặc bán dẫn tuỳ thuộc vào cấu hình của ống), tính dẫn nhiệt tốt, tính chất phát xạ điện tử mạnh ở thế phân cực thấp, … vật liệu CNTs đã và đang mở ra nhiều triển vọng ứng dụng mới, chẳng hạn chế tạo các đầu phát xạ điện tử kích thước bé; màn... kính xây dựng tương ứng với hệ thiết bị nhúng kéo đã xây dựng 13 7 Vật liệu CNTs 02 Kg Chế tạo thành công vật liệu theo yêu cầu, giá thành tương đương với giá thành của Trung Quốc nhưng có chất lượng cao hơn 8 Vật liệu tổ hợp được gia cường bằng ống CNTs 05 Kg Chế tạo thành công vật liệu tổ hợp gia cường CNTs trên cơ sở vật liệu nền cao su, kim loại, epoxy 9 Đầu phát xạ điện tử trường và đầu dò SPM dạng... được 31 Đầu khí vào Lò cung cấp nhiệt Đầu khí ra Ống thép Hình 18 Lò cung cấp nhiệt độ Hình 19 Buồng phản ứng Dây dẫn khí Hình 20 Hệ thống dây dẫn khí Hình 21 Lưu tốc kế của C2H2, H2, N2 32 Hình 22 Vật liệu xúc tác lưới Fe Hình 23 Ảnh SEM bề mặt vật liệu xúc tác lưới Fe Hình 24 Sơ đồ nguyên lý hệ tách vật liệu CNTs ra khỏi vật liệu xúc tác Hình 25 Ảnh chụp hệ tách vật liệu CNTs ra khỏi vật liệu xúc tác... liên quan đến vật liệu CNTs đã thương mại hóa 01 thiết bị và công nghệ chế tạo vật liệu CNTs cho Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên 2 Tháng 10/2008, công ty IQCT International và Viện KHVL đã có bản ghi nhớ về việc thương mại hóa thiết bị, công nghệ chế tạo và các sản phẩm ứng dụng liên quan đến vật liệu CNTs 3 Đề tài đã đăng ký 01 bản quyền tác giả về thiết bị và công nghệ chế tạo vật liệu CNTs, tạo . và làm sạch vật liệu CNTs 2.3. Chế tạo vật liệu CNTs mọc định hướng 2.4. Ứng dụng vật liệu CNTs cho đầu phát xạ điện t ử trường và đầu dò STM 2.5. Ứng dụng CNTs trong các vật liệu composit 3 lượng lớn và thử nghiệm chế tạo vật liệu CNTs, làm sạ ch vật liệu CNTs; nghiên cứu quy trình công nghệ mọc định hướng vật liệu CNTs; nghiên cứu ứng dụng vật liệu CNTs gia cường trong vật liệu tổ. khoa học và công nghệ Việt nam Hàn quốc Vật liệu nanô ứng dụng trong Quang điện tử và lĩnh vực khác (Vietnam-Korea Science Corporation Project on Nanomaterials for optoelectronics and other