Đang tải... (xem toàn văn)
Cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung và cách mạng vật liệu hiện đại nói riêng trong thời gian qua đã đem lại những thành tựu đáng kể. Cụ thể, những điểm nóng trong ngành vật liệu hiện nay là: I. Vật liệu nano II. Vật liệu siêu dẫn III. Vật liệu sinh học
GIỚI THIỆU MỘT SỐ THÀNH TỰU NỔI BẬT CỦA CUỘC CÁCH MẠNG VẬT LIỆU HIỆN ĐẠI Cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung cách mạng vật liệu đại nói riêng thời gian qua đem lại thành tựu đáng kể Cụ thể, điểm nóng ngành vật liệu là: I Vật liệu nano Vật liệu nano lĩnh vực nghiên cứu đỉnh cao sôi động thời gian gần Điều thể số công trình khoa học, số phát minh sáng chế , số công ty có liên quan đến khoa học, công nghệ nano gia tăng theo cấp số mũ Con số ước tính số tiền đầu tư vào lĩnh vực lên đến 8,6 tỷ đô la vào năm 2004 Vật liệu nano đối tượng hai lĩnh vực khoa học nano công nghệ nano, liên kết hai lĩnh vực với Kích thước vật liệu nano trải khoảng rộng, từ vài nm đến vài trăm nm Để có số dễ hình dung, ta có cầu có bán kính bóng bàn thể tích đủ để làm nhiều hạt nano có kích thước 10 nm, ta xếp hạt thành hàng dài độ dài chúng ngàn lần chu vi trái đất Tính chất thú vị vật liệu nano bắt nguồn từ kích thước chúng nhỏ bé so sánh với kích thước tới hạn nhiều tính chất hóa lí vật liệu Chỉ vấn đề kích thước đáng nói, điều đáng nói kích thước vật liệu nano đủ nhỏ để so sánh với kích thước tới hạn số tính chất Vật liệu nano nằm tính chất lượng tử nguyên tử tính chất khối vật liệu Đối với vật liệu khối, độ dài tới hạn tính chất nhỏ so với độ lớn vật liệu, vật liệu nano điều không nên tính chất khác lạ nguyên nhân Lấy ví dụ: Vật liệu sắt từ hình thành từ đô men, lòng đô men, nguyên tử có từ tính xếp song song không thiết phải song song với mô men từ nguyên tử đô men khác Giữa hai đô men có vùng chuyển tiếp gọi vách đô men Độ dày vách đô men phụ thuộc vào chất vật liệu mà dày từ 10-100 nm Nếu vật liệu tạo thành từ hạt có kích thước độ dày vách đô men có tính chất khác hẳn với tính chất vật liệu khối ảnh hưởng nguyên tử đô men tác động lên nguyên tử đô men khác VẬT LIỆU HỌC – NHÓM 90 Vật liệu nano vật liệu chiều có kích thước nano mét Về trạng thái vật liệu, người ta phân chia thành ba trạng thái, rắn, lỏng khí Vật liệu nano tập trung nghiên cứu nay, chủ yếu vật liệu rắn, sau đến chất lỏng khí Về hình dáng vật liệu, người ta phân thành loại sau: Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều có kích thước nano), ví dụ, đám nano, hạt nano Vật liệu nano chiều vật liệu chiều có kích thước nano, ví dụ, dây nano, ống nano, Vật liệu nano hai chiều vật liệu hai chiều có kích thước nano, ví dụ, màng mỏng, Ngoài có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite có phần vật liệu có kích thước nm, cấu trúc có nano không chiều, chiều, hai chiều đan xen lẫn Từ người ta tổng hợp nhiều vật liệu nano khác với nhu cầu ngày cao, ví dụ như: Tổng hợp thành công vật liệu nano siêu cứng Nhẹ 10 lần song lại bền gấp 250 lần thép, màng nano cacbon nhà nghiên cứu thuộc ĐH Florida vừa chế tạo Tiềm ứng dụng loại vật liệu lớn, hàng không, vũ trụ, quân sống thường ngày Màng nano cacbon Theo GS Ben Wang, trưởng nhóm nghiên cứu, màng nano nói làm từ ống nano cacbon - sợi cực bền có đường kính 1/50.000 sợi tóc người phát triển lần vào đầu thập niên 90 kỷ 20 Vật liệu tạo nên loại màng cacbon 60, loại phân tử cacbon hình cầu, cứng gấp hai lần kim cương Nếu nhiễm điện, màng nano cacbon sử dụng để rọi sáng hình máy tính vô tuyến, tạo độ sáng đồng so với công nghệ ống tia cathode công nghệ hình tinh thể lỏng Là vật liệu dẫn nhiệt tốt nhất, màng nano thích hợp để chế tạo tản nhiệt, giúp máy tính thiết bị điện tử khác tản nhiệt hiệu so với Và theo thời gian, màng nano giúp người thu nhỏ kích cỡ thiết bị điện tử Do có khả mang dòng điện cực lớn nên màng nano cacbon gắn bên máy bay Khi đó, sét đánh di chuyển quanh máy bay tiêu tan mà không gây thiệt hại Màng bảo vệ vi mạch thiết bị điện tử máy bay khỏi tượng nhiễu loạn điện từ Nhiễu loạn điện từ làm hỏng thiết bị Ngoài ra, màng cho phép máy bay quân chắn tín hiệu điện từ chúng, làm cho radar dò thấy máy bay Màng nano cacbon nằm FAC2T, dự án phát triển loại vật liệu composite công nghệ sản xuất chúng II Vật liệu siêu dẫn Vật liệu siêu dẫn vật liệu có khả dẫn điện tốt Năm 1911, nhà vật lý người hà lan angnâyxư phát hiện: nhiệt độ -260oc điện trở thuỷ ngân 0, ông ta gọi tượng tính dẫn dẫn điện cao – siêu dẫn Sự phát mẻ kỳ lạ gây ý nhà khoa học Người ta hi vọng dùng vật liệu siêu dẫn để chế tạo vật có từ trường mạnh, sử dụng dụng cụ có từ trường siêu dẫn ứng dụng cao lãnh vực nghiên cứu khoa học kỹ thuật sản xuất Trước lâu, người ta biết dùng vật liệu siêu dẫn kim loại chì, thiếc, dòng điện từ trường giới hạn chúng bé, nên tăng dòng điện lên vật liệu tính siêu dẫn điện Mãi đến thập niên 30 kỷ 20, nhà khoa học phát phải cho vào kim loại tinh khiết tạp chất khác để tạo thành hợp kim dòng giới hạn từ trường giới hạn nâng cao lên Chẳng hạn năm 1930, người ta chế hợp kim chì bitxmut, từ trường giới hạn nhân lên tesla nhà khoa học liên xô trước có cống hiến xuất sắc việc nghiên cứu chế tạo vật dẫn có giá trị thực dụng với tên vật liệu siêu dẫn hệ hai, có hợp kim siêu dẫn, chẳng hạn hợp kim niôbi, diếccôni; hợp kim vanadi gali; ôxy hoá kim loại kết cấu a-15, kim loại thiểu số niôbi, vanadi, tếcnêxi… dùng vật liệu siêu dẫn tạo thành vật có từ trường mạnh Vì điện trở nên chúng tiêu hao điện, không tổn thất nhiệt, thể tích nhỏ mà công suất lớn, đến đầu thập niên 60 kỷ 20, nhà khoa học nghiên cứu chế tạo thành công chất siêu dẫn từ cấp từ trường đạt đến 10 tesla Nó sử dụng rộng rãi cộng hưởng hạt nhân từ trường, máy gia tốc quay, buồng gas, máy phát điện từ thuỷ động tàu hoả chạy điện từ v.v… vật liệu siêu từ cần có điều kiện nhiệt độ thấp làm việc, để sản xuất vật liệu công nghệ phức tạp, chi phí lớn Do vật liệu siêu dẫn từ giai đoạn thí nghiệm, khó lòng ứng dụng phát triển Năm 1957, lý luận bcs sáng lập để giải thích tính siêu dẫn điện Lý luận bcs cho rằng: nguyên nhân sinh siêu dẫn điện điều kiện nhiệt độ thấp tối thiểu, điện tử tự vật dẫn liên kết đôi theo cặp điện tử Khi mà số lượng cặp điện tử tương đối lớn vận động định hướng, khoang tinh thể lòng vật dẫn khó lòng ngăn chặn được, mà hình thành dòng siêu dẫn không trở Lý luận bcs khẳng định điều Nhiệt độ để sinh tính siêu dẫn điện không cao -243 độc C; điều khẳng định phủ bóng đen lên việc nghiên cứu chế tạo vật liệu siêu dẫn Năm 1986, phòng nghiên cứu thụy sĩ thuộc công ty ibm mỹ phát ôxit kim loại: ôxit lantan, bari đồng dẫn điện siêu cao điều kiện nhiệt độ cao, giúp ác bỏ lý luận bcs Từ nhen lên lửa hi vọng việc ứng dụng vật liệu siêu dẫn, yêu cầu điều kiện nghiên cứu, thực nghiệm, chế tạo thấp dễ dàng thực Do dấy lên luồng sinh khí lửa nhiệt tình nghiên cứu chế tạo vật liệu siêu dẫn Nhiều nhà khoa học nước tham gia vào vật lộn với nhiệt độ giới hạn vật liệu siêu dẫn ôxy hoá cao Triệu trung hiền, người hoa gốc mỹ nhà khoa học có thành tích công nghiên cứu Để phân biệt với loại vật liệu siêu dẫn điều kiêệ nhiệt độ thấp truyền thống, nhà khoa học gọi vật liệu siêu dẫn ôxy hoá tên vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao Hiện nay, nhà khoa học giới nghiên cứu chế tạo thành công vật liệu siêu dẫn lantan – bari - đồng ôxy hoá, bari, ytri - đồng ôxy hoá, bitmit – chì – strouti canxi… vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao gia công thành màng mỏng sợi dùng cho máy truyển cảm, thiết bị điện tử linh kiện vi ba không nguồn Vật liệu siêu dẫn đầy triển vọng Kết nghiên cứu độc lập nhà khoa học Anh, Mỹ, Nga cho thấy:Magnesium diboride bật lên loại chất siêu dẫn tốt rẻ, áp dụng để truyền tải dòng điện có hiệu điện từ trường cao Hình ảnh dòng điện qua chất siêu dẫn Theo PhysicWeb ngày 2/6, kết đưa chưa đầy tháng sau nhóm nghiên cứu Nhật Bản phát khả dẫn điện siêu việt magnesium diboride (một hợp chất đơn giản magiê) Từ hợp chất này, ba nhóm khoa học Anh, Mỹ, Nga sản xuất màng mỏng dây dẫn, có khả truyền tải dòng điện có hiệu điện cao mà không gặp chút trở kháng Phát mở khả sử dụng chất liệu để làm dây dẫn điện, tránh thất thoát trình truyền tải Ngoài ra, vật liệu siêu dẫn thông thường hoạt động nhiệt độ thấp, nhiệt độ chuyển đổi magnesium diboride 38 độ K (tương đương - 235,15 độ C), gần gấp đôi chất siêu dẫn kim loại Mặc dù vậy, magnesium diboride hạn chế Ở dạng khối nguyên thủy, tính siêu dẫn tải dòng điện có hiệu điện lớn hay tiếp xúc với môi trường từ tính cao Đó từ trường tạo vòng xoáy vật liệu siêu dẫn, làm trở thành vật dẫn bình thường Khi từ trường mạnh, vòng xoáy trải dài hết vật dẫn, khiến cho toàn khả siêu dẫn biến Hơn nữa, thân dòng điện dây dẫn đẩy vòng xoáy, tạo cọ sát mạng nguyên tử gây trở kháng Tuy nhiên, khắc phục trở kháng cách tạo điểm lõm vật liệu, giúp phá vỡ ngăn cản chuyển dịch vòng xoáy Hiện tại, ba nhóm khoa học nghiên cứu việc phá vỡ vòng xoáy để tối đa hoá khả chịu từ vật liệu trạng thái siêu dẫn III Vật liệu sinh học Vật liệu sinh học ứng dụng rộng rãi lĩnh vực y học, nha khoa công nghệ sinh học; 50 năm trước người ta chưa hê' biết đến tồn chúng Thuật ngữ “vật liệu sinh học” không sừ dụng Không có nhà sản xuất thức (ngoại trừ sản xuất phận chân tay, thiết bị cỗ định xương gãy, mắt kính thiết bị nha khoa), văn quy định quy, hiểu biết Gạch sinh học vế tương hợp sinh học chắn khoá học vật liệu sinh học Tuy nhiên, loại vật liệu sinh học thô sơ sử dụng từ sớm kết thường không mong đợi Phẩn mô tả khái quát lịch sử hình thành phát triển cùa vật liệu sinh học từ ngày đẩu văn minh cùa người kỉ XXI Có thể chia lịch sử vật liệu sinh học thành bổn thời kì: thời tiến sử, thời kì bác sĩ phẫu thuật, thời kì nhà thiết kế vật liệu sinh học thời kì đương đại Chất thải từ bia giúp tái tạo xương Các nhà nghiên cứu từ UPM CSIC phát triển vật liệu sinh học từ chất thải trình sản xuất bia để tái tạo xương Theo kết nghiên cứu từ Trung tâm Công nghệ Vật liệu sinh học trường Đại học Politécnica de Madrid (UPM), Viện nghiên cứu Vật liệu, chất xúc tác hóa học dầu mỏ thuộc trung tâm nghiên cứu lớn Tây Ban Nha Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), hợp tác với công ty Mahou Createch, phát triển vật liệu có tính tương hợp sinh học Vật liệu sử dụng chất hỗ trợ tái tạo xương từ chất thải ngành công nghiệp thực phẩm, phần lớn từ bã (phần lại) sau trình sản xuất bia Vật liệu coi thay phận giả làm từ xương cừu vật liệu tổng hợp đắt đỏ, gây nguy hại cho môi trường Vật liệu sinh học sử dụng khuôn mẫu tái tạo xương tạo từ bã bia qua xử lý Chất thải từ trình sản xuất bia có chứa thành phần hóa học tìm thấy xương phốt pho, canxi, magie silica Sau trải qua trình biến đổi, chất thải sử dụng công cụ hỗ trợ khung định hình nhằm thúc đẩy tái tạo xương ứng dụng y tế cách, tráng qua lớp xương giả ghép xương Việc sử dụng chất thải từ ngành công nghiệp thực phẩm cách phục hồi nguồn nguyên liệu dồi dào, làm giàu thêm đa dạng hóa học, đồng thời làm giảm ành hưởng gây tích tụ chất thải môi trường Cho đến nay, việc sử dụng vật liệu nhân tạo môt thay cho xương thật liệu pháp phổ biến sử dụng điều trị bệnh xương Pháp đồ điều trị dựa khuôn mẫu khung định hình cứng, rỗng làm vật liệu tương hợp sinh học Khuôn mẫu cung cấp ổn định học thúc đẩy phát triển mô xương mới, giúp tái sinh Canxi phốt phát nhân tạo thường sử dụng khuôn mẫu lớp phủ bên cấy ghép chỉnh hình tương đồng với thành phần xương Bã bia GIỚI THIỆU MỘT SỐ THÀNH TỰU NỔI BẬT CỦA CUỘC CÁCH MẠNG VẬT LIỆU HIỆN ĐẠI cấu thành chất thải hữu mạch nha, không trải qua trình biến đổi sau Đây lí bã bia coi sản phẩm phụ, thường sử dụng để làm thức ăn gia súc không tốn Các phân tích thành phần có nguyên liệu cho thấy, tồn lỗ rỗng liên kết với đường kính 50 đến 100 micrômet giống với độ rỗng xương xốp Tất điều tạo thuận lợi cho phân phối mạch hoàn chỉnh sau cấy ghép xương Ngoài ra, vật liệu điện tử, vật liệu quang điện vật liệu mang tính đột phá cách mạng Vật liệu đại: Việc phổ cập kỹ thuật thông tin viễn thông nhanh chóng đổi vật liệu điện tử Các nhà khoa học chế tạo vật liệu nhựa giá thành thấp thay silicon sản xuất mạch tích hợp Các nhà khoa học Mỹ châu Âu nghiên cứu chế tạo chíp vi xử lý vật liệu nhựa giá thành thấp nhiều có tốc độ chức xử lý tương đương chíp silicon Mới tập đoàn Philips (Hà Lan) sử dụng vật liệu nhựa làm chất bán dẫn sản xuất hình vi tính thay cho silicon Phương pháp không đòi hỏi nhiều công đoạn, không yêu cầu nghiêm khắc môi trường nên việc sản xuất đơn giản loại mạch tích hợp silicon, khiến cho công nghệ thích hợp cho việc sản xuất hình rộng lớn Giá thành ưu lớn chíp mạch vật liệu nhựa Hiện chi phí đầu tư cho nhà máy sản xuất chíp mạch bán dẫn silicon lên tới tỉ đô-la Mỹ nên giá thành vi mạch lên tới đô-la sử dụng vật liệu nhựa giá thành xu Các chuyên gia vật liệu bán dẫn hữu cho sản phẩm điện tử vật liệu nhựa tất yếu trở thành thị trường đầy hứa hẹn cho tương lai GIỚI THIỆU MỘT SỐ THÀNH TỰU NỔI BẬT CỦA CUỘC CÁCH MẠNG VẬT LIỆU HIỆN ĐẠI Cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung cách mạng vật liệu đại nói riêng thời gian qua đem lại thành tựu đáng kể Cụ thể, điểm nóng ngành vật liệu là: IV Vật liệu nano Vật liệu nano lĩnh vực nghiên cứu đỉnh cao sôi động thời gian gần Điều thể số công trình khoa học, số phát minh sáng chế , số công ty có liên quan đến khoa học, công nghệ nano gia tăng theo cấp số mũ Con số ước tính số tiền đầu tư vào lĩnh vực lên đến 8,6 tỷ đô la vào năm 2004 Vật liệu nano đối tượng hai lĩnh vực khoa học nano công nghệ nano, liên kết hai lĩnh vực với Kích thước vật liệu nano trải khoảng rộng, từ vài nm đến vài trăm nm Để có số dễ hình dung, ta có cầu có bán kính bóng bàn thể tích đủ để làm nhiều hạt nano có kích thước 10 nm, ta xếp hạt thành hàng dài độ dài chúng ngàn lần chu vi trái đất Tính chất thú vị vật liệu nano bắt nguồn từ kích thước chúng nhỏ bé so sánh với kích thước tới hạn nhiều tính chất hóa lí vật liệu Chỉ vấn đề kích thước đáng nói, điều đáng nói kích thước vật liệu nano đủ nhỏ để so sánh với kích thước tới hạn số tính chất Vật liệu nano nằm tính chất lượng tử nguyên tử tính chất khối vật liệu Đối với vật liệu khối, độ dài tới hạn tính chất nhỏ so với độ lớn vật liệu, vật liệu nano điều không nên tính chất khác lạ nguyên nhân Lấy ví dụ: Vật liệu sắt từ hình thành từ đô men, lòng đô men, nguyên tử có từ tính xếp song song không thiết phải song song với mô men từ nguyên tử đô men khác Giữa hai đô men có vùng chuyển tiếp gọi vách đô men Độ dày vách đô men phụ thuộc vào chất vật liệu mà dày từ 10-100 nm Nếu vật liệu tạo thành từ hạt có kích thước độ dày vách đô men có tính chất khác hẳn với tính chất vật liệu khối ảnh hưởng nguyên tử đô men tác động lên nguyên tử đô men khác Vật liệu nano vật liệu chiều có kích thước nano mét Về trạng thái vật liệu, người ta phân chia thành ba trạng thái, rắn, lỏng khí Vật liệu nano tập trung nghiên cứu nay, chủ yếu vật liệu rắn, sau đến chất lỏng khí Về hình dáng vật liệu, người ta phân thành loại sau: Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều có kích thước nano), ví dụ, đám nano, hạt nano Vật liệu nano chiều vật liệu chiều có kích thước nano, ví dụ, dây nano, ống nano, Vật liệu nano hai chiều vật liệu hai chiều có kích thước nano, ví dụ, màng mỏng, Ngoài có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite có phần vật liệu có kích thước nm, cấu trúc có nano không chiều, chiều, hai chiều đan xen lẫn Từ người ta tổng hợp nhiều vật liệu nano khác với nhu cầu ngày cao, ví dụ như: Tổng hợp thành công vật liệu nano siêu cứng Nhẹ 10 lần song lại bền gấp 250 lần thép, màng nano cacbon nhà nghiên cứu thuộc ĐH Florida vừa chế tạo Tiềm ứng dụng loại vật liệu lớn, hàng không, vũ trụ, quân sống thường ngày Màng nano cacbon Theo GS Ben Wang, trưởng nhóm nghiên cứu, màng nano nói làm từ ống nano cacbon - sợi cực bền có đường kính 1/50.000 sợi tóc người phát triển lần vào đầu thập niên 90 kỷ 20 Vật liệu tạo nên loại màng cacbon 60, loại phân tử cacbon hình cầu, cứng gấp hai lần kim cương Nếu nhiễm điện, màng nano cacbon sử dụng để rọi sáng hình máy tính vô tuyến, tạo độ sáng đồng so với công nghệ ống tia cathode công nghệ hình tinh thể lỏng Là vật liệu dẫn nhiệt tốt nhất, màng nano thích hợp để chế tạo tản nhiệt, giúp máy tính thiết bị điện tử khác tản nhiệt hiệu so với Và theo thời gian, màng nano giúp người thu nhỏ kích cỡ thiết bị điện tử Do có khả mang dòng điện cực lớn nên màng nano cacbon gắn bên máy bay Khi đó, sét đánh di chuyển quanh máy bay tiêu tan mà không gây thiệt hại Màng bảo vệ vi mạch thiết bị điện tử máy bay khỏi tượng nhiễu loạn điện từ Nhiễu loạn điện từ làm hỏng thiết bị Ngoài ra, màng cho phép máy bay quân chắn tín hiệu điện từ chúng, làm cho radar dò thấy máy bay Màng nano cacbon nằm FAC2T, dự án phát triển loại vật liệu composite công nghệ sản xuất chúng V Vật liệu siêu dẫn Vật liệu siêu dẫn vật liệu có khả dẫn điện tốt Năm 1911, nhà vật lý người hà lan angnâyxư phát hiện: nhiệt độ -260oc điện trở thuỷ ngân 0, ông ta gọi tượng tính dẫn dẫn điện cao – siêu dẫn Sự phát mẻ kỳ lạ gây ý nhà khoa học Người ta hi vọng dùng vật liệu siêu dẫn để chế tạo vật có từ trường mạnh, sử dụng dụng cụ có từ trường siêu dẫn ứng dụng cao lãnh vực nghiên cứu khoa học kỹ thuật sản xuất Trước lâu, người ta biết dùng vật liệu siêu dẫn kim loại chì, thiếc, dòng điện từ trường giới hạn chúng bé, nên tăng dòng điện lên vật liệu tính siêu dẫn điện Mãi đến thập niên 30 kỷ 20, nhà khoa học phát phải cho vào kim loại tinh khiết tạp chất khác để tạo thành hợp kim dòng giới hạn từ trường giới hạn nâng cao lên Chẳng hạn năm 1930, người ta chế hợp kim chì bitxmut, từ trường giới hạn nhân lên tesla nhà khoa học liên xô trước có cống hiến xuất sắc việc nghiên cứu chế tạo vật dẫn có giá trị thực dụng với tên vật liệu siêu dẫn hệ hai, có hợp kim siêu dẫn, chẳng hạn hợp kim niôbi, diếccôni; hợp kim vanadi gali; ôxy hoá kim loại kết cấu a-15, kim loại thiểu số niôbi, vanadi, tếcnêxi… dùng vật liệu siêu dẫn tạo thành vật có từ trường mạnh Vì điện trở nên chúng tiêu hao điện, không tổn thất nhiệt, thể tích nhỏ mà công suất lớn, đến đầu thập niên 60 kỷ 20, nhà khoa học nghiên cứu chế tạo thành công chất siêu dẫn từ cấp từ trường đạt đến 10 tesla Nó sử dụng rộng rãi cộng hưởng hạt nhân từ trường, máy gia tốc quay, buồng gas, máy phát điện từ thuỷ động tàu hoả chạy điện từ v.v… vật liệu siêu từ cần có điều kiện nhiệt độ thấp làm việc, để sản xuất vật liệu công nghệ phức tạp, chi phí lớn Do vật liệu siêu dẫn từ giai đoạn thí nghiệm, khó lòng ứng dụng phát triển Năm 1957, lý luận bcs sáng lập để giải thích tính siêu dẫn điện Lý luận bcs cho rằng: nguyên nhân sinh siêu dẫn điện điều kiện nhiệt độ thấp tối thiểu, điện tử tự vật dẫn liên kết đôi theo cặp điện tử Khi mà số lượng cặp điện tử tương đối lớn vận động định hướng, khoang tinh thể lòng vật dẫn khó lòng ngăn chặn được, mà hình thành dòng siêu dẫn không trở Lý luận bcs khẳng định điều Nhiệt độ để sinh tính siêu dẫn điện không cao -243 độc C; điều khẳng định phủ bóng đen lên việc nghiên cứu chế tạo vật liệu siêu dẫn Năm 1986, phòng nghiên cứu thụy sĩ thuộc công ty ibm mỹ phát ôxit kim loại: ôxit lantan, bari đồng dẫn điện siêu cao điều kiện nhiệt độ cao, giúp ác bỏ lý luận bcs Từ nhen lên lửa hi vọng việc ứng dụng vật liệu siêu dẫn, yêu cầu điều kiện nghiên cứu, thực nghiệm, chế tạo thấp dễ dàng thực Do dấy lên luồng sinh khí lửa nhiệt tình nghiên cứu chế tạo vật liệu siêu dẫn Nhiều nhà khoa học nước tham gia vào vật lộn với nhiệt độ giới hạn vật liệu siêu dẫn ôxy hoá cao Triệu trung hiền, người hoa gốc mỹ nhà khoa học có thành tích công nghiên cứu Để phân biệt với loại vật liệu siêu dẫn điều kiêệ nhiệt độ thấp truyền thống, nhà khoa học gọi vật liệu siêu dẫn ôxy hoá tên vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao Hiện nay, nhà khoa học giới nghiên cứu chế tạo thành công vật liệu siêu dẫn lantan – bari - đồng ôxy hoá, bari, ytri - đồng ôxy hoá, bitmit – chì – strouti canxi… vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao gia công thành màng mỏng sợi dùng cho máy truyển cảm, thiết bị điện tử linh kiện vi ba không nguồn Vật liệu siêu dẫn đầy triển vọng Kết nghiên cứu độc lập nhà khoa học Anh, Mỹ, Nga cho thấy:Magnesium diboride bật lên loại chất siêu dẫn tốt rẻ, áp dụng để truyền tải dòng điện có hiệu điện từ trường cao Hình ảnh dòng điện qua chất siêu dẫn Theo PhysicWeb ngày 2/6, kết đưa chưa đầy tháng sau nhóm nghiên cứu Nhật Bản phát khả dẫn điện siêu việt magnesium diboride (một hợp chất đơn giản magiê) Từ hợp chất này, ba nhóm khoa học Anh, Mỹ, Nga sản xuất màng mỏng dây dẫn, có khả truyền tải dòng điện có hiệu điện cao mà không gặp chút trở kháng Phát mở khả sử dụng chất liệu để làm dây dẫn điện, tránh thất thoát trình truyền tải Ngoài ra, vật liệu siêu dẫn thông thường hoạt động nhiệt độ thấp, nhiệt độ chuyển đổi magnesium diboride 38 độ K (tương đương - 235,15 độ C), gần gấp đôi chất siêu dẫn kim loại Mặc dù vậy, magnesium diboride hạn chế Ở dạng khối nguyên thủy, tính siêu dẫn tải dòng điện có hiệu điện lớn hay tiếp xúc với môi trường từ tính cao Đó từ trường tạo vòng xoáy vật liệu siêu dẫn, làm trở thành vật dẫn bình thường Khi từ trường mạnh, vòng xoáy trải dài hết vật dẫn, khiến cho toàn khả siêu dẫn biến Hơn nữa, thân dòng điện dây dẫn đẩy vòng xoáy, tạo cọ sát mạng nguyên tử gây trở kháng Tuy nhiên, khắc phục trở kháng cách tạo điểm lõm vật liệu, giúp phá vỡ ngăn cản chuyển dịch vòng xoáy Hiện tại, ba nhóm khoa học nghiên cứu việc phá vỡ vòng xoáy để tối đa hoá khả chịu từ vật liệu trạng thái siêu dẫn VI Vật liệu sinh học Vật liệu sinh học ứng dụng rộng rãi lĩnh vực y học, nha khoa công nghệ sinh học; 50 năm trước người ta chưa hê' biết đến tồn chúng Thuật ngữ “vật liệu sinh học” không sừ dụng Không có nhà sản xuất thức (ngoại trừ sản xuất phận chân tay, thiết bị cỗ định xương gãy, mắt kính thiết bị nha khoa), văn quy định quy, hiểu biết Gạch sinh học vế tương hợp sinh học chắn khoá học vật liệu sinh học Tuy nhiên, loại vật liệu sinh học thô sơ sử dụng từ sớm kết thường không mong đợi Phẩn mô tả khái quát lịch sử hình thành phát triển cùa vật liệu sinh học từ ngày đẩu văn minh cùa người kỉ XXI Có thể chia lịch sử vật liệu sinh học thành bổn thời kì: thời tiến sử, thời kì bác sĩ phẫu thuật, thời kì nhà thiết kế vật liệu sinh học thời kì đương đại Chất thải từ bia giúp tái tạo xương Các nhà nghiên cứu từ UPM CSIC phát triển vật liệu sinh học từ chất thải trình sản xuất bia để tái tạo xương Theo kết nghiên cứu từ Trung tâm Công nghệ Vật liệu sinh học trường Đại học Politécnica de Madrid (UPM), Viện nghiên cứu Vật liệu, chất xúc tác hóa học dầu mỏ thuộc trung tâm nghiên cứu lớn Tây Ban Nha Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), hợp tác với công ty Mahou Createch, phát triển vật liệu có tính tương hợp sinh học Vật liệu sử dụng chất hỗ trợ tái tạo xương từ chất thải ngành công nghiệp thực phẩm, phần lớn từ bã (phần lại) sau trình sản xuất bia Vật liệu coi thay phận giả làm từ xương cừu vật liệu tổng hợp đắt đỏ, gây nguy hại cho môi trường Vật liệu sinh học sử dụng khuôn mẫu tái tạo xương tạo từ bã bia qua xử lý Chất thải từ trình sản xuất bia có chứa thành phần hóa học tìm thấy xương phốt pho, canxi, magie silica Sau trải qua trình biến đổi, chất thải sử dụng công cụ hỗ trợ khung định hình nhằm thúc đẩy tái tạo xương ứng dụng y tế cách, tráng qua lớp xương giả ghép xương Việc sử dụng chất thải từ ngành công nghiệp thực phẩm cách phục hồi nguồn nguyên liệu dồi dào, làm giàu thêm đa dạng hóa học, đồng thời làm giảm ành hưởng gây tích tụ chất thải môi trường Cho đến nay, việc sử dụng vật liệu nhân tạo môt thay cho xương thật liệu pháp phổ biến sử dụng điều trị bệnh xương Pháp đồ điều trị dựa khuôn mẫu khung định hình cứng, rỗng làm vật liệu tương hợp sinh học Khuôn mẫu cung cấp ổn định học thúc đẩy phát triển mô xương mới, giúp tái sinh Canxi phốt phát nhân tạo thường sử dụng khuôn mẫu lớp phủ bên cấy ghép chỉnh hình tương đồng với thành phần xương Bã bia cấu thành chất thải hữu mạch nha, không trải qua trình biến đổi sau Đây lí bã bia coi sản phẩm phụ, thường sử dụng để làm thức ăn gia súc không tốn Các phân tích thành phần có nguyên liệu cho thấy, tồn lỗ rỗng liên kết với đường kính 50 đến 100 micrômet giống với độ rỗng xương xốp Tất điều tạo thuận lợi cho phân phối mạch hoàn chỉnh sau cấy ghép xương Ngoài ra, vật liệu điện tử, vật liệu quang điện vật liệu mang tính đột phá cách mạng Vật liệu đại: Việc phổ cập kỹ thuật thông tin viễn thông nhanh chóng đổi vật liệu điện tử Các nhà khoa học chế tạo vật liệu nhựa giá thành thấp thay silicon sản xuất mạch tích hợp Các nhà khoa học Mỹ châu Âu nghiên cứu chế tạo chíp vi xử lý vật liệu nhựa giá thành thấp nhiều có tốc độ chức xử lý tương đương chíp silicon Mới tập đoàn Philips (Hà Lan) sử dụng vật liệu nhựa làm chất bán dẫn sản xuất hình vi tính thay cho silicon Phương pháp không đòi hỏi nhiều công đoạn, không yêu cầu nghiêm khắc môi trường nên việc sản xuất đơn giản loại mạch tích hợp silicon, khiến cho công nghệ thích hợp cho việc sản xuất hình rộng lớn Giá thành ưu lớn chíp mạch vật liệu nhựa Hiện chi phí đầu tư cho nhà máy sản xuất chíp mạch bán dẫn silicon lên tới tỉ đô-la Mỹ nên giá thành vi mạch lên tới đô-la sử dụng vật liệu nhựa giá thành xu Các chuyên gia vật liệu bán dẫn hữu cho sản phẩm điện tử vật liệu nhựa tất yếu trở thành thị trường đầy hứa hẹn cho tương lai [...]... Các phân tích về thành phần có trong nguyên liệu này cho thấy, sự tồn tại của các lỗ rỗng liên kết với nhau trong đường kính 50 đến 100 micrômet giống với độ rỗng của xương xốp Tất cả điều này sẽ tạo thuận lợi cho phân phối mạch hoàn chỉnh sau khi cấy ghép xương Ngoài ra, vật liệu điện tử, vật liệu quang điện cũng là những vật liệu mang tính đột phá trong cuộc cách mạng Vật liệu hiện đại: Việc phổ cập... rộng lớn Giá thành là ưu thế rất lớn của chíp mạch bằng vật liệu nhựa Hiện nay chi phí đầu tư cho một nhà máy sản xuất chíp mạch bán dẫn bằng silicon lên tới 3 tỉ đô-la Mỹ nên giá thành một bộ vi mạch lên tới mấy đô-la trong khi nếu sử dụng vật liệu nhựa thì giá thành chỉ còn mấy xu Các chuyên gia về vật liệu bán dẫn hữu cơ cho rằng sản phẩm điện tử bằng vật liệu nhựa tất yếu sẽ trở thành một thị trường... dễ dàng thực hiện Do đó đã dấy lên một luồng sinh khí trong ngọn lửa nhiệt tình nghiên cứu chế tạo vật liệu siêu dẫn Nhiều nhà khoa học của các nước đã tham gia vào cuộc vật lộn với nhiệt độ giới hạn của vật liệu siêu dẫn ôxy hoá cao Triệu trung hiền, người hoa gốc mỹ là nhà khoa học đã có những thành tích trong công cuộc nghiên cứu này Để phân biệt với loại vật liệu siêu dẫn trong điều kiêệ nhiệt... vật liệu siêu dẫn ôxy hoá bằng cái tên vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao Hiện nay, các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu và chế tạo thành công vật liệu siêu dẫn lantan – bari - đồng ôxy hoá, bari, ytri - đồng ôxy hoá, bitmit – chì – strouti canxi… vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao đã được gia công thành màng mỏng và sợi dùng cho máy truyển cảm, thiết bị điện tử và các linh kiện vi ba không nguồn Vật. .. về vật liệu sinh học Tuy nhiên, các loại vật liệu sinh học thô sơ đã được sử dụng từ rất sớm nhưng kết quả thường là không như mong đợi Phẩn này mô tả khái quát lịch sử hình thành và phát triển cùa vật liệu sinh học từ những ngày đẩu nền văn minh cùa con người cho đến thế kỉ XXI Có thể chia lịch sử của vật liệu sinh học thành bổn thời kì: thời tiến sử, thời kì của những bác sĩ phẫu thuật, thời kì của. .. ngăn cản sự chuyển dịch của các vòng xoáy Hiện tại, ba nhóm khoa học đang nghiên cứu việc phá vỡ vòng xoáy để tối đa hoá khả năng chịu từ của vật liệu khi ở trạng thái siêu dẫn VI Vật liệu sinh học Vật liệu sinh học đang được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực y học, nha khoa và công nghệ sinh học; mặc dù 50 năm trước người ta chưa hê' biết đến sự tồn tại của chúng Thuật ngữ vật liệu sinh học” đã không... đang nhanh chóng đổi mới vật liệu điện tử Các nhà khoa học đã chế tạo được vật liệu nhựa giá thành thấp có thể thay silicon trong sản xuất mạch tích hợp Các nhà khoa học Mỹ và châu Âu đang nghiên cứu chế tạo chíp vi xử lý bằng vật liệu nhựa giá thành thấp hơn nhiều nhưng có tốc độ và chức năng xử lý tương đương chíp bằng silicon Mới đây tập đoàn Philips (Hà Lan) đã sử dụng vật liệu nhựa làm chất bán... thuật, thời kì của các nhà thiết kế vật liệu sinh học và thời kì đương đại Chất thải từ bia có thể giúp tái tạo xương Các nhà nghiên cứu từ UPM và CSIC đã phát triển vật liệu sinh học từ chất thải trong quá trình sản xuất bia để tái tạo xương Theo kết quả nghiên cứu từ Trung tâm Công nghệ Vật liệu sinh học trường Đại học Politécnica de Madrid (UPM), Viện nghiên cứu Vật liệu, chất xúc tác và hóa học dầu... nhà khoa học mới phát hiện là phải cho vào trong kim loại tinh khiết một tạp chất khác để tạo thành một hợp kim dòng giới hạn và từ trường giới hạn được nâng cao lên Chẳng hạn như năm 1930, người ta đã chế ra hợp kim chì và bitxmut, từ trường giới hạn của nó đã nhân lên được 2 tesla các nhà khoa học liên xô trước đây đã có những cống hiến xuất sắc trong việc nghiên cứu chế tạo vật dẫn có giá trị thực... vòng xoáy trong vật liệu siêu dẫn, làm nó trở thành vật dẫn bình thường Khi từ trường mạnh, các vòng xoáy trải dài hết vật dẫn, khiến cho toàn bộ khả năng siêu dẫn biến mất Hơn nữa, bản thân dòng điện trong dây dẫn cũng đẩy các vòng xoáy, tạo ra sự cọ sát trong mạng nguyên tử và vì thế gây ra trở kháng Tuy nhiên, có thể khắc phục trở kháng này bằng cách tạo ra những điểm lõm trong vật liệu, giúp phá ... vật liệu bán dẫn hữu cho sản phẩm điện tử vật liệu nhựa tất yếu trở thành thị trường đầy hứa hẹn cho tương lai GIỚI THIỆU MỘT SỐ THÀNH TỰU NỔI BẬT CỦA CUỘC CÁCH MẠNG VẬT LIỆU HIỆN ĐẠI Cuộc cách. .. lớp phủ bên cấy ghép chỉnh hình tương đồng với thành phần xương Bã bia GIỚI THIỆU MỘT SỐ THÀNH TỰU NỔI BẬT CỦA CUỘC CÁCH MẠNG VẬT LIỆU HIỆN ĐẠI cấu thành chất thải hữu mạch nha, không trải qua... vật liệu điện tử, vật liệu quang điện vật liệu mang tính đột phá cách mạng Vật liệu đại: Việc phổ cập kỹ thuật thông tin viễn thông nhanh chóng đổi vật liệu điện tử Các nhà khoa học chế tạo vật