Phương pháp tạo lớp phủ siêu kỵ nước trong thời gian ngắn

03:49' PM - Thứ hai, 30/05/2016

Trong những năm gần đây, nhiều nhà nghiên cứu đã cố gắng tìm cách chế tạo những bề mặt siêu chống thấm, có khả năng kỵ cả các chất lỏng phân cực và các chất lỏng không phân cực. Tuy nhiên, đây là việc rất phức tạp do những thách thức của việc tạo ra những bề mặt với hiện tượng trễ góc tiếp xúc cực thấp - nguyên nhân khiến cho chất lỏng tạo thành giọt nhỏ và dễ dàng trượt ra khỏi bề mặt. Một trong những phương pháp đã được thử nghiệm là gắn đồng hóa trị các nhóm với mạch mềm dẻo lên các bề mặt bằng phẳng nhằm tạo ra lớp bề mặt trơn như chất lỏng. Nhưng cách làm này thường rất mất thời gian và bao gồm các quy trình tổng hợp hóa học phức tạp.

Nay các nhà khoa học tại Đại học Tổng hợp Massachusetts (Mỹ) đã tìm ra phương pháp tạo lớp phủ bề mặt trơn nhẵn mà không cần thực hiện các phản ứng tổng hợp hóa học phức tạp với thời gian phản ứng rất dài. Phương pháp của họ rất đơn giản vì chỉ có một công đoạn và chỉ mất một số phút để thực hiện ở nhiệt độ phòng.

Theo nhóm nghiên cứu, bí quyết then chốt của phương pháp mới là phát triển hệ thống hóa học thích hợp. Họ đã xác định được rằng phương án tốt nhất là sử dụng dung dịch isopropanol có chứa dimethyloxysilan (một loại monome siloxan) và axit sunphuric. Họ nhúng các tấm vật liệu silic và các tấm kính mỏng vào dung dịch, sau đó sấy khô chúng ở nhiệt độ phòng rồi rửa bằng nước, isopropanol và toluen, khi đó các tính chất siêu kỵ nước của lớp phủ mới thể hiện rõ ngay lập tức.

Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng lớp phủ siêu kỵ nước được hình thành trong giai đoạn sấy khô, vì axit xúc tác phản ứng trùng hợp monome siloxan để tạo thành các chuỗi polydimethyloxysilan (PDMS). Quá trình này tạo ra một lớp tương tự chất lỏng mà họ đặt tên là SOCAL.

Nếu thực hiện quá trình trên ở nhiệt độ phòng, lớp phủ có thể được tạo ra trong thời gian không đến 20 phút, còn nếu thực hiện ở 75oC thì quá trình sẽ hoàn thành trong thời gian không đến 20 giây.

Những thử nghiệm đã thực hiện cho thấy các chất lỏng dạng nước và dầu dễ dàng trượt khỏi các tấm vật liệu với lớp phủ như trên, ngay cả khi chỉ nghiêng có 1o. Ngay cả hexan cũng bị đẩy ra khỏi những bề mặt đã bọc phủ như vậy ở độ nghiêng chỉ 1o, mặc dù chất lỏng này có sức căng bề mặt thấp hơn PDMS. Trong điều kiện bình thường, PDMS tạo thành vũng phẳng trên bề mặt mà không tạo thành giọt hình cầu.

Hơn nữa, kết quả thử nghiệm cho thấy sau một năm lưu giữ trong kho các tính chất siêu kỵ nước của lớp phủ vẫn được bảo tồn.

Theo một chuyên gia về các bề mặt siêu kỵ nước tại Đại học Tổng hợp bang Colorado (Mỹ), ý nghĩa thương mại của kỹ thuật nói trên nằm ở chỗ là chúng có thể được tạo ra ngay tức khắc, chỉ mất vài giây để chuẩn bị. Tuy nhiên, mặc dù liên kết đồng hóa trị giữa các phân tử được ghép vào và bề mặt chất rắn cho thấy lớp phủ có thể có độ bền cơ học cao, cần phải tiến hành các thí nghiệm một cách hệ thống để đánh giá độ bền cơ học của những bề mặt này trước khi có thể xem xét việc áp dụng chúng cho các ứng dụng thực tế như màn hình không dính vết bẩn hoặc sơn chống gỉ.


HS
Theo Chemistry & Industry, 12/2015

Sponsor links (Provided by VIEPortal.net - The web cloud services for enterprises)
Thiết kế web, Thiết kế website, Thiết kế website công ty, Dịch vụ thiết kế website, Dịch vụ thiết kế web tối ưu, Giải pháp portal cổng thông tin, Xây dựng website doanh nghiệp, Dịch vụ web bán hàng trực tuyến, Giải pháp thương mại điện tử, Phần mềm dịch vụ web, Phần mềm quản trị tác nghiệp nội bộ công ty,