I. Giới thiệu về vật liệu nanocomposite cu CNTs
Vật liệu nanocomposite cu CNTs là một trong những thành tựu nổi bật trong lĩnh vực vật liệu mới. Sự kết hợp giữa carbon nanotubes (CNTs) và đồng (Cu) tạo ra một loại vật liệu có tính chất vượt trội. CNTs mang lại độ bền cơ học cao, khả năng dẫn điện tốt và tính ổn định nhiệt. Việc nghiên cứu và chế tạo loại vật liệu này không chỉ nhằm cải thiện các tính chất cơ lý mà còn mở ra nhiều ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực như điện tử, vật liệu xây dựng và y học. Theo nghiên cứu, việc gia cường bằng CNTs giúp tăng cường độ bền và giảm trọng lượng của vật liệu, từ đó nâng cao hiệu suất sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp.
1.1. Tính chất của vật liệu nanocomposite cu CNTs
Vật liệu Cu/CNTs nanocomposite thể hiện nhiều tính chất ưu việt. Đặc biệt, tính dẫn điện của vật liệu này được cải thiện đáng kể nhờ sự hiện diện của CNTs. Các nghiên cứu cho thấy rằng, khi tỷ lệ CNTs trong vật liệu tăng lên, độ dẫn điện cũng tăng theo. Bên cạnh đó, tính bền cơ học của vật liệu cũng được nâng cao, với ứng suất Young đạt mức cao hơn so với vật liệu đồng thông thường. Điều này mở ra khả năng ứng dụng trong các thiết bị điện tử yêu cầu độ bền và độ dẫn điện cao. Việc khảo sát tính chất của vật liệu này thông qua các phương pháp phân tích như phổ hồng ngoại (FTIR) và phân tích hiển vi điện tử quét (SEM) đã cho thấy sự phân tán đồng đều của CNTs trong nền Cu, từ đó khẳng định tính khả thi của việc chế tạo vật liệu này.
II. Phương pháp chế tạo vật liệu nanocomposite cu CNTs
Phương pháp chế tạo vật liệu nanocomposite cu CNTs chủ yếu dựa trên kỹ thuật luyện kim bột. Quy trình này bao gồm các bước như biến tính CNTs, trộn bột Cu với CNTs và thiêu kết hỗn hợp. Việc biến tính CNTs được thực hiện bằng cách sử dụng hỗn hợp axit HNO3 và H2SO4, nhằm tăng cường khả năng phân tán của CNTs trong nền Cu. Sau đó, hỗn hợp bột được nghiền trong môi trường khí trơ để đảm bảo không xảy ra phản ứng oxy hóa. Cuối cùng, quá trình thiêu kết diễn ra trong điều kiện chân không để tạo ra vật liệu Cu/CNTs nanocomposite với các tính chất cơ lý mong muốn.
2.1. Quy trình biến tính CNTs
Quy trình biến tính CNTs là bước quan trọng trong việc chế tạo vật liệu nanocomposite. Việc sử dụng hỗn hợp axit giúp tạo ra các nhóm chức trên bề mặt CNTs, từ đó tăng cường khả năng tương tác với nền Cu. Các nghiên cứu cho thấy rằng, việc biến tính này không chỉ giúp CNTs phân tán tốt hơn mà còn cải thiện đáng kể tính chất cơ học và điện của vật liệu cuối cùng. Sự xuất hiện của các nhóm chức như -COOH trên bề mặt CNTs giúp giảm lực hút Van der Waals giữa các ống, từ đó dễ dàng tách rời và phân tán trong bột Cu. Điều này là rất quan trọng để đảm bảo tính đồng nhất và ổn định của vật liệu nanocomposite.
III. Kết quả và thảo luận
Kết quả khảo sát cho thấy vật liệu Cu/CNTs nanocomposite có tính chất vượt trội so với vật liệu đồng thông thường. Đặc biệt, độ dẫn điện và độ bền cơ học của vật liệu này được cải thiện đáng kể. Các thí nghiệm cho thấy rằng, khi tỷ lệ CNTs tăng lên, độ dẫn điện của vật liệu cũng tăng theo, điều này chứng tỏ rằng CNTs đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện tính chất điện của vật liệu. Bên cạnh đó, độ bền mài mòn và hệ số ma sát của vật liệu cũng được khảo sát, cho thấy rằng vật liệu này có khả năng chịu mài mòn tốt hơn so với các loại vật liệu khác. Những kết quả này không chỉ khẳng định tính khả thi của việc chế tạo vật liệu nanocomposite mà còn mở ra nhiều hướng nghiên cứu và ứng dụng mới trong tương lai.
3.1. Đánh giá tính chất cơ lý của vật liệu
Đánh giá tính chất cơ lý của Cu/CNTs nanocomposite cho thấy sự cải thiện rõ rệt về độ bền và độ dẫn điện. Các phương pháp phân tích như SEM và FTIR đã được sử dụng để khảo sát cấu trúc và tính chất của vật liệu. Kết quả cho thấy CNTs phân tán đồng đều trong nền Cu, giúp tăng cường tính chất cơ học và điện. Đặc biệt, độ bền mài mòn của vật liệu cũng được cải thiện, cho thấy khả năng ứng dụng trong các lĩnh vực yêu cầu độ bền cao. Những phát hiện này không chỉ có giá trị trong nghiên cứu mà còn có thể ứng dụng trong thực tiễn, mở ra nhiều cơ hội mới cho việc phát triển vật liệu nanocomposite trong tương lai.
