Font size
WorksheetsHóa nano tổng hợp từ trên xuống
Total questions: 100
Worksheet time: 50mins
Nguyên lý chính của nghiền cơ học là:
Phản ứng hóa học
Va đập, ép nén và mài mòn
Sóng siêu âm
Từ trường
Kích thước hạt nano thường thu được:
1–100 µm
1–100 nm
>1 mm
>100 µm
Quá trình nghiền cơ học diễn ra theo thứ tự:
Bay hơi – ngưng tụ – kết tinh
Đập vỡ – biến dạng dẻo – nứt vỡ – cân bằng
Hấp phụ – giải hấp – tái kết tụ
Kết tinh – oxy hóa – hợp kim hóa
Máy nghiền hiệu quả nhất để tạo hạt vài nm:
Ball mill
Planetary ball mill
Mortar mill
Hammer mill
Vai trò của khí trơ (Ar, N₂):
Tăng tốc độ quay
Ngăn oxy hóa vật liệu nhạy
Tăng nhiệt độ
Giảm năng lượng va đập
Dùng bi gốm thay bi thép để:
Làm hạt nhỏ hơn
Tránh nhiễm Fe
Giảm chi phí
Tăng nhiệt độ
Tác dụng của chất trợ nghiền:
Gây kết tụ
Giúp phân tán, giảm dính kết
Giảm năng lượng va chạm
Làm tăng kích thước hạt
Ưu điểm nổi bật của nghiền cơ học:
Thiết bị đơn giản, dễ mở rộng
Không gây nhiễm tạp
Tạo kích thước đồng đều tuyệt đối
Không sinh nhiệt
Nhược điểm chính:
Không tạo hạt nano
Dễ nhiễm tạp và không đồng đều
Không mở rộng quy mô
Chỉ áp dụng cho polymer
Ứng dụng trong pin Li-ion:
Sol–gel
Nghiền cơ học tạo nano Si từ Si khối
Phun phủ
CVD
Khi tỉ lệ bi/vật liệu tăng:
Hiệu quả giảm
Hiệu quả tăng
Không đổi
Gây kết tụ
Nghiền quá lâu dẫn đến:
Kết tụ và nhiễm bẩn
Hạt đồng đều hơn
Nano <1 nm
Không thay đổi
Vật liệu không thích hợp để nghiền cơ học:
Gốm
Kim loại
Dễ phân hủy hoặc mềm
Hợp kim
Ứng dụng trong y sinh:
Nano hydroxyapatite cho cấy ghép xương
CNT
Graphene
OLED
Phản ứng xảy ra trong nghiền gọi là:
Hydrothermal
Cơ–hóa (mechanochemical)
Sol–gel
CVD
Ưu điểm trong vật liệu composite:
Không cần chất kết dính
Dễ tạo hỗn hợp nano–matrix
Không cần nhiệt độ
Không cần áp suất
Nghiền cơ học thuộc nhóm phương pháp:
Top-down
Bottom-up
Hybrid
In-situ
Composite Al–Al₂O₃ nano có thể tổng hợp bằng:
Nghiền cơ học
Sol–gel
Lắng đọng hơi
Tự lắp ráp
Hạt nano dễ kết tụ vì:
Năng lượng bề mặt cao
Nhiệt độ thấp
Không có lực hút
Không có lực bề mặt
Hiệu suất nghiền phụ thuộc nhiều vào:
Nhiệt độ phòng
Tốc độ quay, thời gian, tỉ lệ bi
Màu vật liệu
Độ dẫn điện
Cơ chế chính:
Từ trường cao
Trường điện cao áp kéo dung dịch polymer thành sợi
Bay hơi hóa học
Phản ứng nhiệt
Đường kính sợi thường đạt:
1–10 μm
10–500 nm
>1 mm
>100 μm
Hình nón dung dịch tại đầu kim gọi là:
Nón Faraday
Nón Taylor
Nón Kelvin
Nón Pascal
Dung dịch polymer phun ra dưới dạng:
Giọt
Tia mảnh (jet)
Bong bóng
Hơi nước
Thông số ảnh hưởng trực tiếp:
Màu polymer
Nồng độ, điện áp, khoảng cách kim–collector
Nhiệt độ môi trường
Loại khí
Khi điện áp quá thấp:
Không phun được sợi
Sợi nhỏ hơn
Sợi rỗng
Polymer kết tủa
Tăng điện áp sẽ:
Làm sợi mảnh hơn
Làm sợi dày hơn
Không ảnh hưởng
Ngừng phun
Coaxial electrospinning tạo:
Sợi đặc
Sợi lõi–vỏ
Sợi rỗng
Sợi phân nhánh
Melt electrospinning sử dụng loại polymer nào?
Polymer nóng chảy
Polymer pha khí
Polymer đông lạnh
Polymer rắn
Electroblowing kết hợp những yếu tố nào?
Điện trường + gió thổi
Plasma + từ trường
Laser + nhiệt
Hóa học + cơ học
Ưu điểm chính của electroblowing là gì?
Tạo sợi siêu mảnh, diện tích bề mặt lớn
Không cần điện áp
Không cần dung môi
Không cần polymer
Nhược điểm chính của electroblowing là gì?
Chỉ dùng với kim loại
Cần polymer hòa tan và dẫn điện được
Không tạo sợi dài
Không ổn định
Dung môi phổ biến cho PVA là gì?
DMF
Nước, ethanol
Chloroform
Axit acetic
Dung môi phổ biến cho PAN là gì?
DMF, DMSO
Nước
HCl
Acetone
Dung môi cho PCL là gì?
Chloroform + acetone
Nước
Axit acetic
DMF
Khi nồng độ polymer quá cao, hiện tượng nào xảy ra?
Không phun được sợi
Sợi mảnh hơn
Bay hơi nhanh
Sợi gãy
Khoảng cách kim–collector quá ngắn gây ra hiện tượng gì?
Sợi không khô, bị dính
Sợi rỗng
Bề mặt xốp
Sợi gãy
Ứng dụng nào sau đây thuộc lĩnh vực y sinh?
Băng vết thương, màng dẫn thuốc
OLED
Fullerene
CNT
Ứng dụng nào sau đây thuộc lĩnh vực năng lượng?
Sợi TiO₂, CNT cho điện cực pin
Graphene
OLED
Fullerene
Trong xử lý nước, vật liệu nào sau đây được ứng dụng?
Màng lọc nano
Hạt hấp phụ
Lõi từ
Chất xúc tác
Lithography là kỹ thuật dựa trên nguyên lý gì?
Bay hơi nhiệt
Ăn mòn và khắc mẫu bằng chùm bức xạ
Kết tủa hóa học
Hòa tan dung môi
Lithography thường được sử dụng trong chế tạo gì?
Vật liệu composite
Vi mạch bán dẫn, vi điện tử
Bê tông nano
Vật liệu gốm
Loại quang khắc phổ biến nhất hiện nay trong công nghiệp bán dẫn là gì?
Photolithography
Electron-beam lithography (EBL)
Nanoimprint lithography
Soft lithography
Photolithography sử dụng nguồn bức xạ nào?
Tia UV
Tia X
Electron
Ion
Vật liệu chính phủ trên bề mặt nền trong lithography gọi là gì?
Mask
Photoresist
Substrate
Layer
Photoresist dương (positive resist) có tính chất nào sau đây?
Vùng chiếu sáng bị cứng lại
Vùng chiếu sáng bị hòa tan dễ dàng
Không thay đổi
Bị ăn mòn hoàn toàn
Photoresist âm (negative resist) có đặc điểm gì?
Vùng chiếu sáng bị phá hủy
Vùng chiếu sáng bền và khó hòa tan hơn
Không ảnh hưởng
Vùng tối bị mất
Giới hạn độ phân giải của photolithography phụ thuộc nhiều vào yếu tố nào?
Kích thước mask
Bước sóng ánh sáng
Thời gian chiếu sáng
Độ dày nền
Electron-beam lithography (EBL) có ưu điểm chính nào?
Độ phân giải siêu cao (cỡ vài nm)
Tốc độ chế tạo nhanh
Rẻ tiền
Dễ thực hiện trên diện rộng
Nhược điểm chính của EBL là:
Độ phân giải thấp
Tốc độ chậm và chi phí cao
Không dùng được cho vi mạch
Không cần chân không
Ion-beam lithography (IBL) khác EBL ở điểm:
Sử dụng chùm ion thay vì electron
Dùng ánh sáng UV
Dùng mask cứng
Không dùng chân không
Ứng dụng chính của IBL:
Khắc trực tiếp các lớp màng cứng
Tạo chấm lượng tử
Sản xuất pin mặt trời
Chế tạo composite polymer
Nanoimprint lithography (NIL) dựa trên cơ chế:
Nén khuôn cứng (stamp) vào lớp polymer mềm
Chiếu tia UV
Khắc plasma
Bay hơi nhiệt
Ưu điểm chính của NIL:
Chi phí thấp, tốc độ nhanh
Độ phân giải thấp
Không chính xác
Không dùng được với polymer
Soft lithography sử dụng loại khuôn nào?
Thủy tinh
Kim loại
Polymer mềm (PDMS)
Ceramic
Ứng dụng chính của soft lithography:
Tạo mẫu vi lưu (microfluidics)
Sản xuất chip CPU
Pin mặt trời
Composite nano
Quá trình “developing” trong lithography là:
Bước chiếu sáng
Bước hòa tan phần photoresist cần loại bỏ
Bước khắc plasma
Bước phủ nền
Quá trình “etching” nhằm:
Hòa tan resist
Ăn mòn nền theo mẫu
Phủ lớp dẫn điện
Đo độ dày màng
“Lift-off process” dùng trong lithography để:
Tạo mẫu bằng cách loại bỏ resist sau khi phủ kim loại
Khắc plasma
Chiếu xạ electron
Nung chảy polymer
Photolithography hiện đại đã đạt độ phân giải bao nhiêu?
1 μm
< 10 nm (EUV)
0.1 mm
100 μm
EUV lithography sử dụng ánh sáng có bước sóng khoảng:
193 nm
13.5 nm
100 nm
400 nm
EUV lithography được ứng dụng trong:
Chế tạo chip bán dẫn thế hệ 5 nm, 3 nm
Composite polymer
Nano sợi carbon
OLED
Một ưu điểm của lithography so với các phương pháp khác:
Độ chính xác mẫu cực cao
Chi phí thấp
Không cần thiết bị quang học
Dễ thực hiện ở nhà máy nhỏ
Lithography KHÔNG phù hợp để:
Chế tạo vi mạch
Tạo mẫu diện tích cực lớn giá rẻ
Làm transistor nano
Vi lưu sinh học
Quang khắc (photolithography) giới hạn bởi:
Bước sóng ánh sáng
Loại kim loại phủ
Độ dày wafer
Thời gian xử lý
Lithography thuộc nhóm phương pháp tổng hợp:
Top-down
Bottom-up
Tự lắp ráp
Hóa học dung dịch
Phương pháp lithography nào có thể dùng cho bề mặt cong, linh hoạt?
Soft lithography
Photolithography
E-beam lithography
Ion-beam lithography
Lithography quan trọng trong ngành:
Điện tử – vi mạch
Hóa học xanh
Vật liệu xây dựng
Nông nghiệp
Phun phủ (sputtering) là quá trình gì?
Nung chảy vật liệu rồi đổ khuôn
Bay hơi bằng laser
Bắn phá bề mặt bia bởi ion năng lượng cao để phóng ra nguyên tử và lắng đọng trên nền
Hòa tan vật liệu trong dung dịch rồi kết tủa
Ion nào thường được dùng trong phun phủ?
H₂⁺
Ar⁺
O₂⁻
N₂⁺
Quá trình sputtering diễn ra trong môi trường:
Chân không hoặc khí trơ
Không khí
Dung dịch nước
Plasma kim loại lỏng
DC sputtering phù hợp với vật liệu:
Dẫn điện
Cách điện
Polymer
Gốm
Đối với vật liệu cách điện, thường sử dụng:
DC sputtering
RF sputtering
Arc discharge
Ball milling
Magnetron sputtering có đặc điểm chính:
Sử dụng từ trường để giữ electron gần bề mặt, tạo plasma bền hơn
Sử dụng laser để tăng nhiệt độ
Dùng dung dịch để hòa tan bia
Sử dụng ánh sáng UV
Reactive sputtering thường dùng để:
Tạo lớp phủ oxit, nitride từ bia kim loại
Tạo chấm lượng tử
Làm composite nano
Tạo polymer dẫn điện
HiPIMS (High Power Impulse Magnetron Sputtering) là cải tiến giúp:
Tăng ion hóa vật liệu bốc ra
Giảm tốc độ lắng đọng
Chỉ áp dụng cho polymer
Làm giảm mật độ plasma
Ưu điểm nổi bật của sputtering:
Tạo màng mỏng bám dính tốt, đồng đều, tinh khiết
Rẻ tiền, dễ làm ở quy mô lớn
Không cần chân không
Không cần năng lượng
Thông số KHÔNG ảnh hưởng trực tiếp đến sputtering:
Áp suất khí Ar
Công suất plasma
Khoảng cách bia – nền
Màu sắc bia
Sputtering thuộc nhóm phương pháp tổng hợp:
Top-down
Bottom-up
Sol-gel
Hydrothermal
Sputtering thường được dùng để tạo:
Màng mỏng kim loại, oxit, nitride
Bột nano dạng hạt
Ống nano carbon
Fullerene
Độ dày màng tạo bởi sputtering có thể kiểm soát nhờ:
Thời gian phun xạ và công suất
Màu sắc nền
Loại dung môi
Độ ẩm môi trường
Ứng dụng sputtering trong công nghệ năng lượng:
Màng TiO₂, ITO trong pin mặt trời
Graphene
Phân bón nano
Composite cao su
Trong cảm biến khí, sputtering thường tạo màng:
ZnO, SnO₂
CNT
Fullerene
Polymer PVP
Trong điện tử, sputtering dùng để chế tạo:
Mạch tích hợp, điện cực mỏng
Phần tử sinh học
Tế bào gốc
Chất xúc tác sinh học
Trong quang học, sputtering có thể tạo:
Lớp chống phân xạ, gương phân xạ cao
Chấm lượng tử phát quang
Sợi polymer
Fullerene
Plasma trong sputtering được tạo ra bởi:
Điện áp cao trong khí trơ
Ánh sáng UV
Laser xung
Phản ứng hóa học
Ion năng lượng cao trong sputtering chủ yếu tác động lên:
Photoresist
Target (bia)
Substrate (nền)
Lớp polymer
Bia trong sputtering thường là:
Kim loại, hợp kim, oxit
Polymer
Sinh học
Nước
Khi áp suất khí quá cao, sputtering sẽ:
Plasma yếu đi, giảm hiệu quả
Plasma mạnh hơn vô hạn
Không ảnh hưởng
Không tạo màng
Khi tăng công suất plasma, tốc độ lắng đọng sẽ:
Tăng
Giảm
Không đổi
Ngừng hẳn
Reactive sputtering kết hợp thêm:
Khí O₂ hoặc N₂ vào plasma
Dung dịch axit
Siêu âm
Từ trường
Màng ITO (Indium Tin Oxide) dẫn điện trong suốt thường được tạo bằng phương pháp nào?
Sputtering
Sol-gel
Hydrothermal
Arc discharge
Để tạo màng cứng (hard coating), người ta hay dùng phương pháp nào sau đây?
TiN, TiC sputtering
Ag nano
CNT
Graphene oxide
HiPIMS cải tiến chủ yếu so với magnetron thường ở điểm nào?
Ion hóa cao hơn, màng dày hơn
Nhanh hơn nhưng kém bám dính
Không tạo plasma
Chỉ tạo được polymer
Phun phủ thường được thực hiện trong điều kiện áp suất nào?
10−1–10−3 Torr
1 atm
10 atm
100 Torr
Điểm hạn chế lớn của sputtering khi mở rộng sản xuất là gì?
Chỉ phù thiết bị cao, tốc độ thấp
Không tạo được màng mỏng
Không dùng được kim loại
Không thể điều khiển độ dày
Arc discharge (hồ quang điện) là phương pháp dựa trên nguyên lý nào?
Chiếu tia laser
Phóng điện giữa hai điện cực trong khí trơ
Hòa tan dung dịch
Bay hơi bằng áp suất
Môi trường thường dùng trong hồ quang điện để tạo CNT và fullerene là gì?
Không khí
Khí trơ (He, Ar)
H₂O
N₂O
Trong hồ quang điện, nhiệt độ vùng plasma có thể đạt tới mức nào?
500 °C
~4000–6000 °C
100 °C
20 °C
Sản phẩm nano nổi tiếng đầu tiên được tạo ra bằng phương pháp arc discharge là gì?
Fullerene C₆₀
Graphene oxide
ZnO nanoparticle
PANI nanofiber
