Đồ Án Nghiên cứu ống nano cacbon (CNTs) để ứng dụng làm nguồn phát xạ

Đề tài: Nghiên cứu ống nano cacbon (CNTs) để ứng dụng làm nguồn phát xạ


LỜI NÓI ĐẦU
Công nghệ nano đang là trọng tâm nghiên cứu của các nhà khoa học trên toàn thế giới, hứa hẹn sẽ mang lại nhiều thành tựu giống như cuộc cách mạng công nghệ thông tin và điện tử viễn thông của thế kỷ 20. Trong đó ống nano cacbon (CNTs) với các tính chất ưu việt hiện đang được chú ý nhiều nhất. Có hai hướng nghiên cứu, ứng dụng chính của CNTs. Hướng thứ nhất tập chung chế tạo hàng loạt CNTs để sử dụng chế tạo các loại vật liệu như composite, màng mỏng, pin nhiên liệu, cảm biến Hướng thứ hai tập chung vào điều khiển vị trí, kích thước, cấu trúc CNTs để ứng dụng trong các linh kiện tinh vi như làm đầu phát xạ điện tử, transistor, đầu dò
Mặc dù hướng nghiên cứu thứ hai phức tạp hơn, đòi hỏi nhiều công sức và tiền của hơn, nhưng lợi nhuận nó đem lại là rất lớn. Chính vì vậy, em đã chọn thực hiện đồ án tốt nghiệp của mình theo hướng này, nhằm chế tạo CNTs mọc đồng đều, nhỏ, có độ sạch cao và mọc thẳng đứng để ứng dụng làm nguồn phát xạ trường lạnh trong các thiết bị như màn hình, các loại kính hiển vi điện tử
Em xin chân thành cảm ơn sự tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi trong công việc của các thầy cô giáo Bộ môn Vật liệu điện tử, Viện Vật lý kỹ thuật, đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn - TS. Nguyễn Hữu Lâm, đã giúp em hoàn thành được mục tiêu của đồ án. Tuy nhiên kết quả đạt được vẫn còn nhiều mặt hạn chế. Em mong có được nhiều ý kiến đóng góp từ các thầy cô và các bạn, cũng như sự hưởng ứng tham gia nghiên cứu tích cực của các sinh viên khoá sau để đề tài ngày càng hoàn thiện và sớm đi đến ứng dụng trong thực tế cuộc sống.
MỤC LỤC

PHẦN A. TỔNG QUAN VỀ ỐNG NANO CACBON (CNTs)
Chương 1. Giới thiệu chung về ống nanô cacbon. 4
1.1 Lịch sử của fulơren và ống nanô cacbon. 4
1.2 Cấu trúc của ống cacbon và các sai hỏng. 4
1.3 Các tính chất đặc biệt của ống nanô cacbon. 6
Chương 2. Các phương pháp tổng hợp ống nanô cacbon. 8
2.1 Giới thiệu. 8
2.2 Cơ chế hình thành ống cacbon. 8
2.3 Phương pháp phóng điện hồ quang. 9
2.3.1 Tổng hợp ống nanô cacbon đơn vách. 9
2.3.2 Tổng hợp ống nanô cacbon đa vách. 11
2.4 Các phương pháp bốc bay bằng laser 12
2.4.1 Một số đặc điểm 13
2.4.2 Tổng hợp ống cacbon đơn vách với số lượng lớn. 13
2.4.3 Phương pháp sử dụng xung cao tần từ chùm laser điện tử tự do. 13
2.4.4 Phương pháp sử dụng bột và laser liên tục. 14
2.5 Các phương pháp lắng đọng hoá học từ pha hơi (CVD) 14
2.5.1 Phương pháp CVD plasma tăng cường. 14
2.5.2 Phương pháp CVD nhiệt 15
2.5.3 Phương pháp CVD dùng cồn. 15
2.5.4 Mọc từ pha hơi 16
2.5.5 Phương pháp CVD dùng gen khí 16
2.5.6 Phương pháp CVD nhiệt dùng laser 16
2.6 Phương pháp tổng hợp từ ngọn lửa. 16
Chương 3. Làm sạch. 18
3.1 Giới thiệu. 18
3.2 Các kỹ thuật 18
3.2.1 Ôxy hoá. 18
3.2.2 Xử lý bằng axít 18
3.2.3 Ủ nhiệt 18
3.2.4 Dùng siêu âm 19
3.2.5 Làm sạch bằng từ trường. 19
3.2.6 Vi lọc. 19
3.2.7 Cắt tỉa. 19
3.2.8 Phép ghi sắc. 20
3.3 Kết luận. 20

PHẦN B. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ

Chương 4. Đề tài và phương pháp thực hiện. 23
4.1 Mục tiêu và phương pháp của đề tài 23
4.2 Hệ thí nghiệm 23
4.2.1 Sơ đồ tổng quát 23
4.2.2 Các lò nhiệt 24
4.2.3 Các bộ đo và điều khiển lưu lượng khí 24
4.2.4 Các bộ phận khác. 25
4.3. Các bước tiến hành thí nghiệm 26
4.3.1 Chuẩn bị mẫu. 26
4.3.2 Làm sạch hệ lò thí nghiệm 27
4.3.3 Lắp mẫu và kiểm tra đường khí 27
4.4 Tiến hành các thí nghiệm 27
Chương 5. Kết quả thí nghiệm và thảo luận. 28
5.1 Vấn đề gặp phải ban đầu, nguyên nhân và cách khắc phục. 28
5.2 Bề mặt kim loại xúc tác và sự tạo thành CNTs. 28
5.3 Ảnh hưởng của N2 tới sự hình thành và phát triển của CNTs. 30
5.4 Ảnh hưởng của NH3 tới chất lượng của các mẫu CNTs. 31
5.5 Các kết quả thực hiện với khí metal(CH4) 33
5.6 Khảo sát CNTs bằng ảnh TEM và phổ Raman. 34
5.7 Tính nhạy khí của CNTs. 34
Chương 6. Phương hướng nghiên cứu tiếp theo và các khả năng ứng dụng. 36
6.1 So sánh kết quả nghiên cứu với các nhóm trong và ngoài nước. 36
6.2 Các công việc nghiên cứu tiếp theo. 38
6.3 Các ý tưởng chế tạo các sợi CNT riêng biệt 38
6.4 Chế tạo CNT hàng loạt 39
Kết luận. 40
Tài liệu tham khảo. 41