Chế tạo các hạt kim loại Cobalt bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao sử dụng chất trợ nghiền Oleylamine

Bài viết báo cáo những kết quả nghiên cứu ban đầu về ảnh hưởng của chất trợ nghiền Oleylamine và thời gian nghiền đến các đặc trưng hình thái, cấu trúc và tính chất từ của các hệ hạt kim loại Co được chế tạo bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chế tạo các hạt kim loại Cobalt bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao sử dụng chất trợ nghiền OleylamineVũ Hồng Kỳ và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ190(14): 77 - 84CHẾ TẠO CÁC HẠT KIM LOẠI COBALT BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGHIỀNCƠ NĂNG LƯỢNG CAO SỬ DỤNG CHẤT TRỢ NGHIỀN OLEYLAMINEVũ Hồng Kỳ1,*, Nguyễn Trung Hiếu1, Đỗ Khánh Tùng1, Lê Thị Hồng Phong1,Nguyễn Văn Đăng2, Đỗ Hùng Mạnh11Viện Khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam2Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái NguyênTÓM TẮTCác hạt kim loại Cobalt (Co) với kích thước và hình thái học khác nhau có tiềm năng ứng dụngtrong một số lĩnh vực như điện tử, xúc tác, y sinh học... Kỹ thuật tổng hợp, chế tạo các hạt kim loạitừ tính để có thể điều khiển được kích thước, cấu trúc vi mô và thành phần được nhiều nhà khoahọc trên thế giới quan tâm và nghiên cứu. Trong bài báo này, chúng tôi báo cáo những kết quảnghiên cứu ban đầu về ảnh hưởng của chất trợ nghiền Oleylamine và thời gian nghiền đến các đặctrưng hình thái, cấu trúc và tính chất từ của các hệ hạt kim loại Co được chế tạo bằng phương phápnghiền cơ năng lượng cao. Phân tích các ảnh SEM cho thấy sự đồng tồn tại của các hạt có kíchthước lớn sub-micro mét với hình đĩa dẹt và các hạt nano hình tựa cầu với đường kính khoảng 30nm. Đường cong từ hóa chỉ ra rằng tính chất từ ít thay đổi theo thời gian nghiền. Ảnh hưởng củatham số nghiền đến khả năng tạo chất lỏng từ chứa các hạt lớn (micro) và nhỏ (nano) cũng đượcphân tích và biện luận. Bên cạnh đó, khả năng sinh nhiệt của chất lỏng từ chứa các hạt nano Cocũng cho thấy tiềm năng ứng dụng trong nhiệt từ trị.Từ khóa: Hạt nano kim loại từ; Cobalt; nghiền cơ năng lượng cao; chất trợ nghiềnMỞ ĐẦU*Vật liệu từ tính dạng hạt của các đơn kim loạivà lưỡng kim như Fe, Co, Fe-Co,.. gần đâythu hút nhiều nghiên cứu vì chúng có từ độbão hòa cao và độ từ thẩm lớn [1-8]. Ví dụnhư từ độ bão hòa của các mẫu khối như Fe(~218 emu/g), Fe-Co (~235 emu/g) và Co(~166 emu/g) cao hơn khá nhiều so với mẫuhạt oxit từ phổ biến là Fe3O4 (~100 emu/g) [8,9]. Hơn nữa, nhờ sự phát triển mạnh mẽ củakhoa học công nghệ, các kỹ thuật tổng hợp,chế tạo mẫu cho phép có thể điều khiển đượckích thước, vi cấu trúc và hình thái học theo ýmuốn. Các hạt từ kim loại kích thước submicro mét đến vài micro mét, có thể sử dụngtrongchấtlỏnglưubiếntừ(magnetorheological fluid), một chất được gọilà “chất rắn mềm” với độ nhớt và ứng suấtđàn hồi thay đổi mãnh liệt khi đặt trong từtrường. Chất lỏng lưu biến từ được ứng dụngrộng rãi trong thực tế như: cơ kỹ thuật (giảmchấn, hãm), tự động hóa (van, phanh chốngsốc), quang học (đánh bóng),…[2, 3]. Các hạttừ kim loại kích thước nhỏ hơn, cỡ nano mét*đến vài chục nano mét có thể sử dụng trongchất lỏng từ nano (ferrofluid) với các ứngdụng trong y sinh học (đốt nhiệt từ, tăngcường tương phản ảnh cộng hưởng từ, dẫnthuốc, phân tách từ,…) [9]. Ngoài ra, từ cáchạt nano kim loại, các cấu trúc nano khácnhau như cấu trúc lõi vỏ, cấu trúc tổ hợp đãvà đang được tập trung nghiên cứu. Dựa trêncác cấu trúc này, các vật liệu đa chức năng,vật liệu được tăng cường tính chất, vật liệu lai(ví dụ plasmonic-từ), vật liệu với các hiệuứng vật lý thú vị như tương tác trao đổi kép(exchange-coupled), tương tác trao đổi hiệudịch (exchange-bias), vật liệu hạn chế đượccác nhược điểm của hạt nano kim loại nhưchống oxy hóa, bền với môi trường, giảm độctính và tương thích sinh học tốt hơn, v.v. đãđược nghiên cứu và tạo ra [9-12].Các hạt kim loại từ với hình thái học khácnhau được chế tạo, tổng hợp bằng một sốphương pháp vật lý và hóa học: đồng kết tủa,phân hủy nhiệt, nghiền cơ năng lượng cao,hóa siêu âm, lắng đọng từ pha hơi (CVC),plasma,...[1-12]. Trong các phương pháp kểtrên, nghiền cơ năng lượng cao có một số ưuTel:+24-37564274, Email:kyvh@ims.vast.ac.vn77Vũ Hồng Kỳ và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆđiểm vượt trội như quy trình đơn giản và dễchế tạo được vật liệu với khối lượng lớn, giáthành thấp. Phương pháp nghiền cơ chỉ dựavào lực tác động cơ học được tạo ra bởi bi vàcối nghiền quay với tốc độ cao để phá vỡ cáchạt bột cỡ micro, làm tăng số lượng biên hạt.Quá trình nghiền cơ năng lượng cao liên quanđến việc tối ưu nhiều thông số để thu đượcsản phẩm có kích thước hạt bột, pha hay cấutrúc mong muốn. Trong việc nghiền để tạo racác hạt bột phân tán, kích thước nhỏ, chất trợnghiền có một vai trò rất quan trọng [13-17].Chất trợ nghiền sẽ bao quanh các hạt mịn mộtlớp mỏng hữu cơ để ngăn ngừa các hạt kết tụvà hàn nguội với nhau để duy trì kích thướchạt nhỏ trong quá trình nghiền năng lượngcao [17]. Quá trình nghiền có và không cóchất trợ nghiền được trình bày chi tiết trongtài liệu [13].Đã có khá nhiều nghiên cứu, tiến hành mộtcách hệ thống, sử dụng phương pháp nghiềncơ năng lượng cao để chế tạo các hạt nano từkim loại Fe, Fe-Co, Co [1, 8, 13-17]. Quátrình nghiền được tiến hành trong ...