Language
Country/Area
No result found
Sự thay đổi đáng ngạc nhiên trong công nghệ tách lớp: Tại sao năm 2004 lại đánh dấu sự khởi đầu của cuộc cách mạng graphene?
Công nghệ tách lớp là một quy trình khoa học cổ xưa nhưng đầy hứa hẹn, giúp phân tách các vật liệu dạng lớp thành các vật liệu nano thông qua các quá trình cơ học, hóa học hoặc nhiệt. Mặc dù lịch sử của công nghệ lột có từ nhiều thế kỷ trước, nhưng khám phá của các nhà khoa học K. Novoselov và A. Geim vào năm 2004 đã thổi luồng sinh khí mới vào lĩnh vực này. Họ đã sử dụng băng dính Scotch (Scotch tape) để tách graphene thành công và thành tựu mang tính cách mạng này đã thu hút rất nhiều sự chú ý và nghiên cứu về công nghệ này trên toàn thế giới. Nghiên cứu này không chỉ giúp hai nhà khoa học giành giải Nobel Vật lý năm 2010 mà còn đưa công nghệ bóc tách trở thành một trong những công nghệ sản xuất vật liệu nano được sử dụng phổ biến nhất hiện nay.
Ngày nay, công nghệ tách lớp được coi là công nghệ quan trọng để sản xuất vật liệu nano và có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như điện tử và y sinh.
Quá trình tẩy tế bào chết thường bao gồm việc phá vỡ các liên kết yếu, thường là liên kết van der Waals, để tách vật liệu thành các lớp riêng biệt. Các nghiên cứu trong những năm gần đây đã chỉ ra rằng nếu cung cấp đủ năng lượng, ngay cả các liên kết bền hơn, chẳng hạn như liên kết kim loại hoặc liên kết ion, cũng có thể bị phá vỡ để tạo ra các vật liệu không phải van der Waals như hafni nitride. Do đó, công nghệ tách lớp làm nổi bật tầm quan trọng của nó trong lĩnh vực vật liệu cải tiến, thúc đẩy sự phát triển của các thiết bị điện tử hiệu suất cao, thiết bị lưu trữ năng lượng hiệu quả và vật liệu hàng không vũ trụ nhẹ và bền.
Lịch sử công nghệ tách
Từ đồ gốm cổ của Trung Quốc đến đồ gốm của nền văn minh Maya, kỹ thuật bóc vỏ đã có từ nhiều thế kỷ. Tuy nhiên, nghiên cứu khoa học sớm nhất có từ năm 1824, khi nhà khoa học Thomas H. Webb lần đầu tiên áp dụng công nghệ tách lớp để sản xuất đá muối ammine. Theo thời gian, nghiên cứu trong lĩnh vực này ngày càng sâu rộng, đặc biệt là vào năm 2004, khi công trình của Novoselov và Jim đã đưa công nghệ tẩy tế bào chết vào một kỷ nguyên mới. Bằng cách này, họ đã chứng minh được tiềm năng của graphene, qua đó thu hút đầu tư và nghiên cứu công nghệ này từ cộng đồng khoa học toàn cầu.
Năm 2004, nghiên cứu của Novoselov và Kim đã chứng minh thành công tiềm năng của kỹ thuật tách, biến nó thành một công nghệ sản xuất quan trọng.
Các loại công nghệ tách
Quá trình tách lớp chủ yếu được áp dụng cho các cấu trúc nhiều lớp, trong đó cần khắc phục các liên kết yếu để tách vật liệu thành các lớp riêng lẻ. Tùy thuộc vào nguồn năng lượng được sử dụng, các kỹ thuật tẩy tế bào chết có thể được chia thành ba loại: tẩy tế bào chết cơ học, tẩy tế bào chết hóa học và tẩy tế bào chết nhiệt. Cả ba công nghệ này đều có những đặc điểm, ưu điểm và nhược điểm riêng.
Tước cơ học
Sự tách liên kết cơ học dựa vào các lực bên ngoài để phá vỡ các liên kết bằng cách tạo ra ứng suất bên trong vật liệu. Trong quá trình này, có thể thêm dung môi để tạo điều kiện cho quá trình tẩy tế bào chết. Mặc dù phương pháp này mang lại năng suất và độ tinh khiết cao, nhưng kết quả lại khó dự đoán hơn và thường đòi hỏi phải lặp lại nhiều lần để thu được một lớp vật liệu đơn. Tuy nhiên, đây cũng là một trong những phương pháp sản xuất graphene sớm nhất. Theo thời gian, công nghệ của nó đã liên tục được cải tiến và đã bước vào giai đoạn thương mại hóa.
Lột da bằng hóa chất
Tẩy tế bào chết hóa học bao gồm quá trình giãn nở hóa học sử dụng các ion khách hoặc electron tự do để mở rộng khoảng cách giữa các lớp, do đó hình thành các liên kết mới. Công nghệ này sản xuất vật liệu ở quy mô lớn hơn và cho phép khám phá nhiều tính chất hóa học khác nhau, khuyến khích các nhà nghiên cứu khám phá nhiều phương pháp sản xuất khác nhau.
Tách nhiệt
Tẩy tế bào chết bằng nhiệt là một kỹ thuật mới được phát triển gần đây, sử dụng nhiệt làm nguồn năng lượng để thúc đẩy quá trình tẩy tế bào chết. Khi cấu trúc nhiều lớp tiếp xúc với nhiệt độ cực cao, các khí sinh ra sẽ tạo ra áp suất giữa các lớp, chống lại lực hút van der Waals. Mặc dù phương pháp này mang lại năng suất cao hơn và tốc độ phản ứng nhanh hơn, nhưng nó vẫn có những nhược điểm trong việc kiểm soát kích thước hạt.
Sự tiến bộ của công nghệ tách lớp không chỉ làm thay đổi sản xuất vật liệu nano mà còn tác động đến ứng dụng của các vật liệu tương ứng, mở rộng hơn nữa ứng dụng của chúng trong khoa học, y học và công nghiệp. Sự đa dạng và khả năng thích ứng này làm cho quá trình tách lớp trở thành công nghệ quan trọng trong nghiên cứu vật liệu tiên tiến và nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Khi công nghệ tiếp tục phát triển, chúng ta không khỏi thắc mắc, ngành công nghiệp nào sẽ bị thay đổi bởi khoa học vật liệu trong tương lai do công nghệ tách lớp?
