Loại vật liệu mới siêu chống thấm dầu và nước

Các nhà khoa học vừa tạo ra một loại vật liệu mới có thể khiến các hạt bụi bẩn không thể bám dính, các bức vẽ graffity không thể tồn tại trên tường và giày vẫn sạch bóng dù đi trên đường lầy lội. Loại vật liệu mới này có tên gọi là "fluoropore".

>>>

Những giọt nước và dầu đều lăn khỏi lớp polyme siêu chống thấm chứa đẫm flo này. Bộ Nghiên cứu và giáo dục liên bang (The Federal Ministry of Education and Research - BMBF) đã quyết định tài trợ để phát triển hơn nữa loại vật liệu này tại KIT với vốn tài trợ lên tới 2,85 triệu EUR. Nghiên cứu cơ bản trong phạm vi này là nhằm vào các tính chất để ứng dụng loại vật liệu mới nói trên tạo lớp phủ bảo vệ vạn năng.

Hiện tượng này được quan sát từ các lá sen cũng như từ các lá của cây bắp cải: các giọt nước rơi trên lá đều lăn đi. Đôi khi hiệu ứng lá sen cổ điển này đã được ứng dụng vào kỹ thuật để sản xuất ra các bề mặt thô với tính chất hóa học đặc biệt. "Tuy nhiên tính chất này không hoạt động với các loại dầu - lá sen không thấm nước, nhưng với dầu thì lại không như vậy", tiến sĩ Bastian Rapp thuộc viện nghiên cứu KIT về Công nghệ vi cấu trúc (KIT Institute of Microstructure Technology - IMT) cho biết.

"Bề mặt chống thấm dầu cần phải có cấu trúc hóa học khác, các Fluoropolymer (tạm dịch là polyme flo) được thiết kế nhằm mục đích này", nhà khoa học giải thích. Các polyme flo là các chất dẻo hiệu suất cao có khả năng chịu nhiệt và tính ổn định hóa học cao. Teflon, một loại vật liệu được dùng chống dính cho các chảo rán là một loại trong nhóm các chất này.

"Khi kết hợp các tính chất hóa học của fluoropolymer với độ nhám của lá sen, chúng tôi đã tạo ra một bề mặt chống thấm cả nước và dầu", Rapp nói. Rapp đã thành công trong việc sản xuất ra các bề mặt siêu chống thấm với các hiệu ứng lá sen 2.0 trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, trong sử dụng thực tế các bề mặt này lại thiếu tính ổn định.

Một vấn đề lớn đó là sự nhạy cảm của bề mặt chống dính với sự mài mòn. Do đó mục đích của Rapp đó là phát triển một lớp polyme flo mới, trên lớp vật liệu này nước và dầu sẽ lăn đi và điều đó sẽ đưa đến những ứng dụng mạnh hơn trong thực tế. Những polyme này, được gọi là "fluoropore", là để xử lý hiệu ứng lá sen 2.0 trên gần như mọi bề mặt.

Dự án nghiên cứu của các nhà khoa học KIT trẻ tuổi đã thành công trong cuộc thi NanoMatFutur dành cho các nhà khoa học trẻ tổ chức bởi BMBF. Với "fluoropore", các lớp phủ bảo vệ toàn diện chống lại bất kỳ loại vết bẩn nào có thể được sản xuất ra. Một ví dụ đó là lớp phủ cửa kính của ô tô để ngăn nước ngưng tụ và đóng băng trên kính vào mùa đông. Ví dụ khác đó là màn chắn vi lỗ có cấu trúc hóa học cho phép tách các hỗn hợp dầu/nước được sử dụng như chất bôi trơn làm mát trong ngành công nghiệp chế biến.

Trong nhóm nghiên cứu trẻ tuổi đứng đầu là Rapp, kĩ sư và nhà nghiên cứu hóa học hữu cơ, hóa vật liệu và công nghệ sản xuất hoạt động trên sự phát triển của vật liệu mới này. "Tại viện nghiên cứu KIT về công nghệ vi cấu trúc và khoa Karlsruhe Nano Micro Facility, chúng tôi có thể sử dụng một loạt các phân tích và phương pháp cấu trúc cho nghiên cứu của mình, ví dụ như kính hiển vi năng lượng scan và các kính hiển vi điện tử scan", tiến sĩ Rapp nhấn mạnh.