Nghiên cứu quy trình chế tạo hạt nano bạc sử dụng trong mực in phun

Luận văn thạc sĩ HCMUTE nghiên cứu quy trình chế tạo hạt nano bạc ứng dụng trong mực in phun, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm.

• Tác giả: Lê Thị Thúy
• Người hướng dẫn: PGS. Đặng Mậu Chiến
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
• Đề tài: Quy Trình Chế Tạo Hạt Nano Bạc Cho Mực In Phun
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.2. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu
• 1.3. Tổng quan về công nghệ nano
• 1.4. Tổng quan về công nghệ in phun
• 1.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.5.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
• 1.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Khái quát về bạc
• 2.2. Cấu trúc mạng tinh thể bạc
• 2.3. Giới thiệu về hạt nano bạc
• 2.4. Tính chất vật lý
• 2.5. Tính chất hóa học
• 2.6. Các loại phương pháp chế tạo hạt nano bạc
• 2.6.1. Phương pháp chế tạo hạt nano kim loại
• 2.6.2. Phương pháp từ dưới lên (bottom-up)
• 2.6.3. Phương pháp từ trên xuống (top-down)
• 2.6.4. Phương pháp chế tạo hạt nano bạc
• 2.6.4.1. Phương pháp khử hóa học
• 2.6.4.2. Phương pháp sol-gel
• 2.6.4.3. Phương pháp ăn mòn laser
• 2.7. Cơ chế ổn định hạt
• 2.7.1. Dạng ổn định tĩnh điện
• 2.7.2. Dạng ổn định không gian
• 2.8. Một số phương pháp thực nghiệm dùng để khảo sát tính chất của hạt nano bạc
• 2.8.1. Sơ lược về quang phổ
• 2.8.2. Sự tương tác giữa vật chất và bức xạ điện từ
• 2.8.3. Định luật Lambert – Beer
• 2.8.4. Đường cong hấp thụ và độ phân giải
• 2.8.5. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR)
• 2.8.5.1. Các nguyên lý cơ bản của phổ hồng ngoại
• 2.8.5.2. Phân tích phổ hồng ngoại
• 2.8.6. Phương pháp phổ tử ngoại khả kiến (UV-Vis)
• 2.8.6.1. Phương pháp phân tích phổ tử ngoại – khả kiến
• 2.8.7. Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM
• 3.1. Các vấn đề cần giải quyết
• 3.2. Các phương pháp giải quyết vấn đề
• 3.2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị phân tích mẫu
• 3.2.2. Thiết bị phân tích
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Các kết quả đạt được
• 4.1.1. Ảnh hưởng của PH
• 4.1.2. Ảnh hưởng giữa tỉ lệ thể tích chất khử TEA
• 4.1.3. Ảnh hưởng giữa tỉ lệ thể tích của [GLUCO]
• 4.1.4. Ảnh hưởng nồng độ [glucose]
• 4.1.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ thể tích muối bạc
• 4.1.6. Ảnh hưởng của dung môi
• 4.1.7. Thay đổi chất khử TEA bằng chất khử NaBH4
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Công nghệ in phun đã trở thành một phần không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực, từ in tài liệu đến chế tạo linh kiện điện tử. Mực in phun không chỉ đơn thuần là chất liệu in ấn mà còn là một yếu tố quyết định đến chất lượng sản phẩm cuối cùng. Việc nghiên cứu và phát triển hạt nano bạc trong mực in phun là một xu hướng mới, nhằm nâng cao tính năng và hiệu quả của mực in. Hạt nano bạc có khả năng chống oxi hóa và dẫn điện tốt, điều này làm cho chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng trong công nghệ in phun.

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

Nhu cầu về mực in phun chất lượng cao ngày càng tăng, đặc biệt trong ngành công nghiệp điện tử. Việc chế tạo hạt nano bạc với kích thước nhỏ giúp cải thiện tính chất của mực in, từ khả năng dẫn điện đến độ bám dính. Hơn nữa, việc nghiên cứu quy trình chế tạo hạt nano bạc không chỉ mang lại lợi ích về mặt lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn trong sản xuất mực in, giúp giảm thiểu chi phí và nâng cao hiệu quả sản xuất.

II. Quy trình chế tạo hạt nano bạc

Quy trình chế tạo hạt nano bạc được thực hiện thông qua nhiều phương pháp khác nhau, trong đó phương pháp khử hóa học là phổ biến nhất. Phương pháp này cho phép kiểm soát kích thước và hình dạng của hạt nano, từ đó đảm bảo tính đồng nhất và ổn định của sản phẩm. Các yếu tố như nồng độ chất khử, pH và nhiệt độ đều ảnh hưởng đến quá trình hình thành hạt nano. Việc tối ưu hóa các điều kiện này là rất quan trọng để đạt được hạt nano bạc có kích thước từ 20nm đến 80nm.

2.1. Phương pháp khử hóa học

Phương pháp khử hóa học sử dụng các chất khử như NaBH4 hoặc glucose để tạo ra hạt nano bạc. Quá trình này diễn ra trong môi trường kiểm soát, giúp hạn chế sự oxi hóa và kết tụ của hạt. Kết quả là các hạt nano bạc có kích thước nhỏ, đồng đều và ổn định trong thời gian dài. Việc nghiên cứu và phát triển quy trình này không chỉ giúp cải thiện chất lượng mực in phun mà còn mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong các lĩnh vực khác.

III. Tính chất của hạt nano bạc

Hạt nano bạc có nhiều tính chất vượt trội, bao gồm khả năng dẫn điện tốt, tính kháng khuẩn và khả năng chống oxi hóa. Những tính chất này làm cho hạt nano bạc trở thành một thành phần lý tưởng trong mực in phun. Việc nghiên cứu các tính chất này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của hạt nano mà còn hỗ trợ trong việc phát triển các ứng dụng mới. Đặc biệt, tính năng dẫn điện của hạt nano bạc có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của các linh kiện điện tử được in.

3.1. Ứng dụng trong mực in phun

Việc sử dụng hạt nano bạc trong mực in phun không chỉ giúp cải thiện tính dẫn điện mà còn tăng cường độ bền và khả năng chống oxi hóa của sản phẩm. Điều này rất quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao và độ bền lâu dài. Hơn nữa, việc phát triển mực in phun chứa hạt nano bạc có thể mở ra nhiều cơ hội mới trong ngành công nghiệp điện tử và in ấn, từ in mạch điện tử đến in các sản phẩm bảo mật.

IV. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy quy trình chế tạo hạt nano bạc đã thành công trong việc tạo ra các hạt có kích thước từ 20nm đến 80nm. Các hạt này không chỉ ổn định trong môi trường không khí mà còn giữ được tính chất dẫn điện tốt. Việc theo dõi và đánh giá tính ổn định của hạt trong thời gian dài là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng của mực in phun. Những kết quả này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các sản phẩm mực in chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường.

4.1. Đánh giá tính ổn định

Tính ổn định của hạt nano bạc trong mực in phun là một yếu tố quan trọng quyết định đến chất lượng sản phẩm cuối cùng. Các thí nghiệm cho thấy hạt nano bạc có thể duy trì tính chất ổn định trong thời gian dài mà không bị oxi hóa. Điều này chứng tỏ rằng quy trình chế tạo hạt nano bạc đã được tối ưu hóa, giúp tạo ra sản phẩm có chất lượng cao và đáng tin cậy cho các ứng dụng trong công nghiệp.

V. Kết luận và hướng phát triển

Nghiên cứu về quy trình chế tạo hạt nano bạc cho mực in phun đã đạt được nhiều kết quả khả quan. Các hạt nano bạc được chế tạo không chỉ có kích thước nhỏ mà còn ổn định và có tính dẫn điện tốt. Hướng phát triển tiếp theo là tối ưu hóa quy trình chế tạo để nâng cao hiệu quả sản xuất và mở rộng ứng dụng của mực in phun trong các lĩnh vực khác nhau. Việc nghiên cứu và phát triển thêm các loại hạt nano khác cũng có thể mang lại nhiều lợi ích cho ngành công nghiệp in ấn.

5.1. Định hướng nghiên cứu tiếp theo

Định hướng nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc phát triển các phương pháp chế tạo hạt nano mới, nhằm cải thiện tính chất và khả năng ứng dụng của mực in phun. Bên cạnh đó, việc nghiên cứu các loại hạt nano khác cũng sẽ được xem xét để mở rộng khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ điện tử đến y tế.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Công nghệ in phun đã trở thành một phần không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực, từ in ấn văn phòng đến ứng dụng trong điện tử và vi cơ điện tử. Theo ước tính, máy in phun được sử dụng rộng rãi nhờ chi phí thấp, khả năng in nhanh, chính xác và thuận tiện. Tuy nhiên, một thách thức lớn trong công nghệ này là phát triển mực in có tính chất hóa lý phù hợp, đặc biệt là mực in dẫn điện sử dụng hạt nano kim loại. Hạt nano bạc được đánh giá cao nhờ khả năng chống oxi hóa tốt và độ dẫn điện cao, phù hợp cho việc chế tạo mực in phun chất lượng cao.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đề xuất quy trình chế tạo hạt nano bạc có kích thước từ 20nm đến 80nm, ổn định trong môi trường không khí ít nhất 3 tháng, nhằm ứng dụng trong mực in phun. Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm Công Nghệ Nano thuộc Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh trong giai đoạn 2011-2013. Ý nghĩa của đề tài không chỉ nằm ở việc phát triển quy trình tổng hợp hạt nano bạc hiệu quả, kinh tế mà còn góp phần nâng cao chất lượng mực in phun, mở rộng ứng dụng trong lĩnh vực điện tử và in ấn kỹ thuật số.

Việc kiểm soát kích thước hạt nano bạc giúp giảm nhiệt độ nóng chảy, tránh tắc nghẽn đầu phun và tăng độ bền của lớp mực in. Qua đó, nghiên cứu góp phần thúc đẩy phát triển công nghệ in phun tại Việt Nam, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về mực in dẫn điện chất lượng và giá thành hợp lý.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Công nghệ nano và hiệu ứng bề mặt: Khi kích thước vật liệu giảm xuống cỡ nanomet, tỷ lệ nguyên tử trên bề mặt tăng lên đáng kể, làm thay đổi tính chất vật lý và hóa học so với vật liệu khối. Hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng giam giữ lượng tử là cơ sở khoa học giải thích tính chất đặc biệt của hạt nano bạc.

• Cấu trúc tinh thể bạc: Hạt nano bạc có cấu trúc mạng lập phương tâm mặt, với bán kính nguyên tử khoảng 0,288 nm. Tính chất vật lý như độ dẫn điện cao, nhiệt độ nóng chảy 961°C và tính ổn định hóa học giúp bạc trở thành vật liệu lý tưởng cho mực in dẫn điện.

• Phương pháp tổng hợp hạt nano bạc: Phương pháp khử hóa học (chemical reduction) được lựa chọn do tính đơn giản, hiệu quả và kinh tế. Quá trình tổng hợp bao gồm khử ion Ag+ thành Ag0 bằng tác nhân khử như triethanolamine (TEA), glucose hoặc NaBH4, đồng thời sử dụng chất ổn định để ngăn ngừa kết tụ hạt.

• Cơ chế ổn định hạt nano: Ổn định tĩnh điện và ổn định không gian giúp duy trì sự phân tán và ngăn ngừa kết tụ hạt nano bạc trong dung dịch, đảm bảo tính ổn định lâu dài của mực in.

• Phương pháp phân tích đặc tính hạt nano: Sử dụng phổ UV-Vis để xác định kích thước và trạng thái hạt, kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) và quét (SEM) để quan sát hình thái và kích thước hạt, phổ hồng ngoại (FTIR) để phân tích cấu trúc hóa học và sự tương tác giữa các thành phần.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Dữ liệu thu thập từ các thí nghiệm tổng hợp hạt nano bạc tại phòng thí nghiệm Công Nghệ Nano, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, kết hợp với tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Thí nghiệm được thực hiện trên nhiều mẫu dung dịch với các tỷ lệ thể tích và nồng độ khác nhau của các chất khử và chất ổn định nhằm tìm ra điều kiện tối ưu. Cỡ mẫu khoảng 10-15 mẫu thí nghiệm với các biến đổi về pH, tỷ lệ thể tích TEA, glucose và muối bạc.

• Phương pháp phân tích: Phân tích phổ UV-Vis để xác định sự hình thành và kích thước hạt nano bạc dựa trên đỉnh hấp thụ plasmon bề mặt. Quan sát hình ảnh hạt bằng TEM và SEM để đo kích thước và phân bố hạt. Phổ FTIR được sử dụng để xác định các nhóm chức và cơ chế ổn định hạt.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu kéo dài gần 2 năm (2011-2013), bao gồm giai đoạn tổng hợp, phân tích mẫu, đánh giá tính ổn định và hoàn thiện quy trình tổng hợp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của pH: Thí nghiệm với pH thay đổi từ 6 đến 12 cho thấy pH 8-9 là điều kiện tối ưu để tổng hợp hạt nano bạc có kích thước từ 20nm đến 80nm, với phổ UV-Vis thể hiện đỉnh hấp thụ plasmon rõ ràng ở khoảng 420 nm. Kích thước hạt nhỏ và phân bố đồng đều hơn so với pH thấp hoặc cao hơn.

2. Tỷ lệ thể tích chất khử TEA: Khi tăng tỷ lệ thể tích TEA trong dung dịch, kích thước hạt giảm và độ ổn định tăng. Mẫu với tỷ lệ TEA khoảng 1:1 so với muối bạc cho kết quả tốt nhất, với kích thước hạt trung bình khoảng 30-50 nm và duy trì ổn định trong hơn 3 tháng.

3. Ảnh hưởng của nồng độ glucose: Nồng độ glucose từ 20 mM đến 30 mM được thử nghiệm. Mẫu với glucose 20 mM cho thấy phổ UV-Vis ổn định sau 15 ngày và kích thước hạt trung bình 40 nm. Nồng độ glucose cao hơn làm tăng kích thước hạt và giảm tính ổn định.

4. Thay thế chất khử TEA bằng NaBH4: Sử dụng NaBH4 làm chất khử tạo ra hạt nano bạc có kích thước nhỏ hơn (20-40 nm) nhưng tính ổn định kém hơn so với TEA, hạt dễ bị kết tụ sau 1 tháng.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy pH và tỷ lệ thể tích các chất khử đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát kích thước và tính ổn định của hạt nano bạc. pH ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng khử và sự hình thành hạt nhân, trong khi chất khử và chất ổn định quyết định sự phát triển và ngăn ngừa kết tụ hạt. So với các nghiên cứu quốc tế, kết quả này phù hợp với xu hướng sử dụng phương pháp khử hóa học để tổng hợp hạt nano bạc kích thước nhỏ, ổn định lâu dài.

Phổ UV-Vis và hình ảnh TEM minh họa rõ sự phân bố kích thước hạt và trạng thái ổn định của các mẫu. Việc duy trì hạt nano bạc không bị oxi hóa trong môi trường không khí trên 3 tháng là một thành công quan trọng, đảm bảo tính ứng dụng trong mực in phun. So với các phương pháp khác như sol-gel hay ăn mòn laser, phương pháp khử hóa học được đánh giá cao về tính kinh tế và khả năng kiểm soát kích thước hạt.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa quy trình tổng hợp: Áp dụng pH từ 8 đến 9 và tỷ lệ thể tích TEA khoảng 1:1 với muối bạc để tổng hợp hạt nano bạc kích thước 20-80 nm, đảm bảo tính ổn định trên 3 tháng. Thời gian thực hiện quy trình khoảng 2-3 giờ cho mỗi mẻ sản xuất.

2. Sử dụng chất ổn định phù hợp: Khuyến nghị sử dụng glucose làm chất ổn định với nồng độ khoảng 20 mM để duy trì sự phân tán và ngăn ngừa kết tụ hạt, đồng thời giảm chi phí sản xuất.

3. Kiểm soát chất lượng sản phẩm: Thiết lập quy trình kiểm tra định kỳ bằng phổ UV-Vis và TEM để đảm bảo kích thước và tính ổn định của hạt nano bạc trong mực in, đặc biệt trước khi đưa vào sản xuất quy mô lớn.

4. Phát triển ứng dụng mực in phun: Hợp tác với các đơn vị sản xuất mực in để thử nghiệm mực in chứa hạt nano bạc tổng hợp theo quy trình đề xuất, đánh giá khả năng dẫn điện, độ bám dính và độ bền của lớp mực trên các loại đế khác nhau trong vòng 6-12 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu công nghệ nano: Luận văn cung cấp cơ sở lý thuyết và thực nghiệm chi tiết về tổng hợp hạt nano bạc, phù hợp cho các nhà khoa học phát triển vật liệu nano mới.

2. Chuyên gia phát triển mực in công nghiệp: Các kỹ sư và nhà sản xuất mực in có thể áp dụng quy trình tổng hợp hạt nano bạc để cải tiến chất lượng mực in phun dẫn điện.

3. Giảng viên và sinh viên ngành kỹ thuật cơ khí, vật liệu: Tài liệu tham khảo hữu ích cho việc giảng dạy và nghiên cứu về công nghệ nano và ứng dụng trong in ấn kỹ thuật số.

4. Doanh nghiệp công nghệ in và điện tử: Các công ty muốn phát triển sản phẩm mực in dẫn điện hoặc in mạch điện tử có thể sử dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm chi phí.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao chọn hạt nano bạc cho mực in phun?
   Bạc có độ dẫn điện cao, khả năng chống oxi hóa tốt và ổn định lâu dài trong môi trường không khí, giúp mực in phun có hiệu suất dẫn điện và độ bền cao hơn so với các kim loại khác như đồng.

2. Phương pháp khử hóa học có ưu điểm gì?
   Phương pháp này đơn giản, chi phí thấp, dễ kiểm soát kích thước hạt và cho kết quả đồng nhất, phù hợp với sản xuất quy mô phòng thí nghiệm và công nghiệp nhỏ.

3. Làm thế nào để kiểm soát kích thước hạt nano bạc?
   Điều chỉnh pH, tỷ lệ thể tích chất khử, nồng độ chất ổn định và thời gian phản ứng là các yếu tố chính giúp kiểm soát kích thước và phân bố hạt nano bạc.

4. Hạt nano bạc có thể bị oxi hóa không?
   Khi được bảo vệ bằng lớp ổn định thích hợp như glucose hoặc các chất bảo vệ khác, hạt nano bạc có thể duy trì tính ổn định và không bị oxi hóa trong môi trường không khí ít nhất 3 tháng.

5. Ứng dụng của hạt nano bạc ngoài mực in phun?
   Ngoài mực in, hạt nano bạc còn được sử dụng trong y học (kháng khuẩn), công nghệ thông tin, điện tử, và các vật liệu chức năng khác nhờ tính chất vật lý và hóa học đặc biệt.

Kết luận

• Đã đề xuất và thực hiện thành công quy trình tổng hợp hạt nano bạc kích thước 20-80 nm bằng phương pháp khử hóa học với chất khử TEA và chất ổn định glucose.
• Kích thước hạt và tính ổn định được kiểm soát tốt qua các biến đổi pH, tỷ lệ thể tích và nồng độ các chất tham gia phản ứng.
• Hạt nano bạc tổng hợp có khả năng chống oxi hóa trong môi trường không khí trên 3 tháng, phù hợp ứng dụng trong mực in phun dẫn điện.
• Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao chất lượng mực in phun, mở rộng ứng dụng công nghệ in phun trong lĩnh vực điện tử và vi cơ điện tử tại Việt Nam.
• Đề xuất tiếp tục phát triển quy trình sản xuất quy mô lớn và thử nghiệm ứng dụng thực tế trong sản xuất mực in phun trong vòng 1-2 năm tới.

Quý độc giả và các nhà nghiên cứu quan tâm có thể liên hệ phòng thí nghiệm Công Nghệ Nano, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh để trao đổi và hợp tác phát triển ứng dụng công nghệ nano bạc trong mực in phun và các lĩnh vực liên quan.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ THỊ THÚY NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CHẾ TẠO HẠT NANO BẠC SỬ DỤNG TRONG MỰC IN PHUN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 605204 S KC 0 0 4 0 8 9 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2013 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ THỊ THÚY NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CHẾ TẠO HẠT NANO BẠC SỬ DỤNG TRONG MỰC IN PHUN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 605204 Hướng dẫn khoa học: PGS. ĐẶNG MẬU CHIẾN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2013 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ THỊ THÚY NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CHẾ TẠO HẠT NANO BẠC SỬ DỤNG TRONG MỰC IN PHUN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 605204 Hướng dẫn khoa học: PGS.

ĐẶNG MẬU CHIẾN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2013 Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: LÊ THỊ THÚY Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 10/05/1982 Nơi sinh: tp Huế Quê quán: vinh phú, phú vang, tỉnh Thừa Thiên Huế Dân tộc: Kinh Địa chỉ liên lạc: 407A LÊ VĂN QUỚI PHƯỜNG BÌNH TRỊ ĐÔNG A QUẬN BÌNH TÂN TP HỒ CHÍ MINH Điện thoại nhà riêng: 01223720315 E-mail: thuycaohoc. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1.

Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ 3/2003 đến 3/2008 Nơi học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HỒ CHÍ MINH Ngành học: Kỹ Thuật Công Nghiệp Tên đồ án tốt nghiệp đại học: Công Nghệ Gia Công Gỗ Trên Máy Cƣa Ngày và nơi bảo vệ đồ án: Khoa cơ khí máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Cao học: Hệ đào tạo: chính quy Thời gian đào tạo từ 08/2011 đến 10/ 2013 Nơi học (trường, thành phố): trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Ngành học: Kỹ Thuật cơ khí Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: “Nghiên cứu đề xuất quy trình chế tạo hạt nano bạc sử dụng trong mực in phun Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 08/11/2013, trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Người hướng dẫn: PGS.

ĐẶNG MẬU CHIẾN Xác nhận của địa phương Ngày … tháng … năm 2013 (ký tên, đóng dấu) Người khai ký tên Lê Thị Thúy i Luan van LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Hồ Chí Minh, ngày … tháng …năm 2013 Học viên Lê Thị Thúy ii Luan van LỜI CẢM ƠN Qua gần hai năm tham gia chương trình đào tạo thạc sỹ tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh và thời gian làm thí nghiệm tại phòng thí nghiệm Công Nghệ Nano ĐHQG TP. Hồ Chí Minh đã giúp tôi trao dồi thêm nhiều kiến thức, kinh nghiệm từ thầy cố, bạn học và những người bạn cùng làm thí nghiệm đã giúp tôi hoàn thành luận văn này.

Có được thành quả này tôi xin chân thành cám ơn sâu sắc đến: Thầy cô trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM đã nhiệt tình truyền đạt, chỉ bảo tận tình trong suốt thời gian tôi học tập tại trường Thầy PGS. ĐẶNG MẬU CHIẾN, Giám đốc phòng thí nghiệm Công Nghệ Nano ĐHQG. HCM (LNT) đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi làm thí nghiệm và hoàn thành luận văn này.

LÊ HIẾU GIANG đã nhiệt tình giúp đỡ, đóng góp ý kiến giúp tôi hoàn thành tốt luận văn. Thạc sỹ ĐẶNG THỊ MỸ DUNG là người luôn theo suốt chỉ bảo tận tình trong suốt thời gian tôi làm thí nghiệm và hoàn thành luận văn. Tập thể cán bộ, nhân viên phòng nghiên cứu Công Nghệ Nano ĐHQG. HCM đã hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong thời gian làm thí nghiệm.

Bạn bè, gia đình và mọi người xung quanh luôn giúp đỡ chia sẽ động viên tôi những lúc làm luận văn gặp khó khăn. Tôi xin chân thành cám ơn! Tp. Hồ Chí Minh, ngày. năm 2013 Học viên Lê Thị Thúy iii Luan van TÓM TẮT LUẬN VĂN Máy in phun đã trở thành một phần không thể thiếu thông qua sự hiện diện của nó ở khắp mọi nơi, trên máy tính để bàn của người tiêu dùng với chi phí thấp, khả năng đáng tin cậy, nhanh chóng, thuận tiện và in kỹ thuật số.

Công nghệ in phun đã phát triển nhanh chóng, đa dạng và ứng dụng phổ biến để in tài liệu với nhiều chức năng khác nhau, nhiều lĩnh vực, chẳng hạn như mực dẫn điện, điốt phát sáng (LED) và thậm chí in cấu trúc 3 chiều(3D) Nhắm đáp ứng nhu cầu công nghệ, hiện nay công nghệ in phun đang được sự quan tâm lớn của nhiều nhà nghiên cứu, cũng như nhiều nhà đầu tư lớn trong và ngoài nước. Biết được sự hữu ích to lớn của thế giới vi mô (nano mét) mà một số kim loại có được, con người muốn chiếm lĩnh tri thức đã tìm ra được sự hiệu dụng của nó và công nghệ in phun đã và đang sử dụng nano kim loại ứng dụng trong mực in phun. Xuất phát từ nhu cầu tìm ra hạt nano kim loại để chế tạo mực in vừa có chất lượng tốt, khả năng chống oxi hóa cao trong môi trường và mang lại lợi nhuận lớn, luận văn này chúng tôi nghiên cứu quy trình chế tạo hạt nano bạc hướng đến ứng dụng chế tạo mực in phun, vì bạc không dễ dàng bị oxi hóa và khả năng dẫn điện cao trong một thời gian khá dài. Có rất nhiều phương pháp chế tạo hạt nano kim loại, trong luận văn này tôi lựa chọn phương pháp khử hóa học để tổng hợp hạt nano bạc hướng đến ứng chế tạo mực in phun.

Để giải quyết các công việc trên chúng tôi phải nghiên cứu, giải quyết các vấn đền có liên quan được trình bày trong 5 chương dưới đây: Chƣơng 1: Tổng quan Dựa trên những công trình nghiên cứu trong và ngoài nước đã có chúng tôi tóm tắt tổng quan về sơ lược công nghệ nano nói chung và công nghệ nano kim loại nói riêng, đồng thời mang đến cái nhìn tổng quát về công nghệ in phun, để từ đó cho chúng ta thấy hiệu quả của việc ứng dụng công nghệ nano kim loại trong công nghệ in phun đã mang đến những hiệu quả trong thực tiễn.\ iv Luan van Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết Từ thực tiễn đã chứng minh công nghệ nano mang lại nhiều ứng dụng và hiệu quả cao trong thực tế, chúng tôi đi sâu nghiên cứu nano kim loại bạc, các tính chất của nano kim loại bạc, từ đó tìm hiểu các phương pháp chế tạo và đưa ra phương pháp chế tạo hiệu quả và mang tính kinh tế cao. Chƣơng 3: Thực nghiệm Giới thiệu các thiết bị dùng làm thí nghiệm, hóa chất, các thiết bị dùng để phân tích mẫu và quy trình tổng hợp hạt nano bạc. Chƣơng 4: Kết quả và thảo luận Từ quy trình mà chúng tôi đưa ra, chúng tôi nghiên cứu và làm thí nghiệm để tìm ra tỷ lệ phản ứng giữa các chất, nồng độ mol thích hợp của các chất và dựa vào cơ sở lý thuyết để đánh giá nhận xét và tìm ra được phương án tối ưu nhất và kết quả đã mang lại theo như yêu cầu đặt ra là chúng tôi đã tổng hợp được hạt nano bạc có kích thước 20nm đến 80nm. Đồng thời chúng tôi tiếp tục lưu giữ và theo dõi tính ổn định của hạt trong thời gian hơn 3 tháng không bị oxi hóa trong môi trường không khí Chƣơng 5: Kết luận và hƣớng phát triển Từ những kết quả đạt được chúng tôi tổng hợp đưa ra một số kết luận và đưa ra một vài định hướng tiếp theo của đề tài.

v Luan van ABSTRACT Inkjet technology has developed rapidly, variously and it can use to print documents with many different functions, in many fields, such as conductive inks, light emitting diodes (LED) and even in structure 3-dimensional structure (3D) To adapt the need of technology, current inkjet technology has become the major concern of many researchers, as well as many Vietnamese and foreign investors. Knowing the great utility of the microscopic world (nanometer) whose a number of metals are owning, people want to dominate knowledge to find its performances and inkjet technology has been used metal nano-particles for the inkjet ink printing. From the need to find the metal nano-particles to produce good quality, high oxidation resistance and greater profitability inkjet ink printing, this thesis studied the fabrication process to synthesize create silver nanoparticle ink used in ink printing, because silver has a good ability to resist oxidation and high conductivity in a long time. There are many methods of synthesizing metal nanoparticles, in this thesis I chose chemical reduction method to synthesize silver nano-particles towards the inkjet ink manufacturing.

In order to solve the problem above, we have studied; solved related subjects presented in the following five chapters: Chapter 1: Overview Based on the national and international researches, we’ll summarize a brief overview of nanotechnology in general and metal nanoparticles technology in particular, at the same time this chapter will be providing an overview of inkjet technology, as a result of this, it’ll show us the efficiency of the application of metal nanoparticles technology in inkjet printing in practice. Chapter 2: Theoretical Foundations Reality proved that nanotechnology bring us a lot of efficiency applications in practice, we go deep nano-silver research and the properties of nano-silver, while studying the methods of synthesizing and manufacturing and finding the most efficient and economical method. vi Luan van Chapter 3: Experimental Introducing experimental equipments: chemicals and all machines used for sample analysis and the synthesizing of silver nano-particles. Chapter 4: Results and Discussion From the process that we proposed, we researched to find out the best combination between substances, as same as in molar concentration of the substance based on the theoretical foundations.

We evaluated our results which matched our initial purposes: we have synthesized silver nano-particles from 20nm to 80nm. At the same time, we continued to keep our samples and observe the stability of the particles in 3 months to make sure that they didn’t oxidize in the environment. Chapter 5: Conclusions and future researches From the results, some conclusions were given and future researches will also be mentioned. vii Luan van MỤC LỤC TRANG TỰA TRANG QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LÝ LỊCH CÁ NHÂN.

i LỜI CAM ĐOAN .ii LỜI CẢM ƠN. iiii TÓM TẮT LUẬN VĂN. iv MỤC LỤC .