Các vấn đề liên quan đến phủ nano bề mặt vật liệu

Các vấn đề liên quan đến vật liệu nano và phủ nano bề mặt được…

Mục lục nội dung

• 1. Nano phủ bề mặt.
• 2. Điều chế vật liệu nano như thế nào?
• 3. Nano có thể phủ cho những thứ gì?
• 4. Những đặc tính mà lớp phủ nano thực sự đem lại? 
• 5. Lớp phủ nano hình thành như thế nào, chúng liên kết với bề mặt vật liệu ra sao, chúng có bền không?
• 6. Độ bền lớp phủ nano được bao lâu?
• 7. Nano có độc không?
• 8. Tẩy nano bằng cách nào?

Các vấn đề liên quan đến vật liệu nano và phủ nano bề mặt được tác giả thanthoailg chia sẻ trên diễn đàn tinh tế rất đáng để quan tâm và tìm hiểu. timtho.vn chia sẻ lại tại đây để các bạn tìm hiểu trước khi sử dụng liên quan đến dịch vụ phủ nano thiết bị vệ sinh được giới thiệu trên hệ thống.

1. Nano phủ bề mặt.

Đây chính là thứ mà mọi người đang quan tâm, nó chỉ là 1 mảng nhỏ trong công nghệ vật liệu nano, lợi dụng những tính chất đặc biệt của các hạt nano, người ta đã nghĩ ra cách phủ nó lên bề mặt vật liệu khác để tận dụng các tính chất của hạt nano. Ví dụ như lớp phủ nano titanium dioxit có tính chất quang xúc tác rất mạnh làm sạch môi trường xung quang khỏi vi khuẩn, virus, nấm mốc. Lớp phủ nano bạc cũng tăng tính oxi hóa mạnh giúp diệt khuẩn hiện quả hơn hàng nghìn lần lớp bạc bình thường.

Hiện nay nano trên thị trường mà các thương gia bán, hoặc dùng để làm dịch vụ phủ nano điện thoại, xe máy, ô tô đa phần là dung dịch nano silica, hoặc cũng có thể là nano tio2. thành phần của dung dịch nano này thì tùy vào mỗi nhà sản xuất pha chế nhưng thành phần chính của nó vẫn là các hạt nano (silica hoặc titanium dioxit, oxit bạc) có kích thước khoảng 7 đến 100nm được khuếch tán (mình xin nhấn mạnh từ khuếch tán vì các hạt nano là không tan nó chỉ lơ lửng trong dung môi như dạng sol) trong dung môi (dung môi thì có dung môi gốc dầu, dung môi gốc rượu, hay dung môi là nước, 1 vài dung mỗi hữu cơ khác nữa, tùy vào từng loại bề mặt vật liệu phủ mà chọn loại dung môi phân tán thích hợp), ngoài ra có thể họ pha thêm 1 chút polyme để tăng sự hình thành màng, hay là pha thêm các chất phụ gia làm giảm sức căng bề mặt.

2. Điều chế vật liệu nano như thế nào?

Có rất nhiều phương pháp điều chế rất nhiều loại vật liệu nano, nhưng mình xin chỉ nhắc đến thứ mọi người quan tâm đó là nano silica. Trong công nghiệp thì người ta đi từ cát, còn trong phòng thí nghiệm người ta thường đi từ TEOS.

Si(OC2H5)4 +4 H20 ->  Si(OH)4 +4C2H5OH
(teos) PH 11 -12 (NH3)
Si(OH)4  -> nano – SiO2 (sol) + H20
PH 11 -12 (NH3)

Phản ứng thì có vẻ đơn gian nhưng quy trình để điều chế thì cũng khá là loàng ngoằng, phải chuẩn bị môi trường rồi lắc với rung chắc phải đến nửa ngày mới thành, sau đó ly tâm, lọc rồi sấy khô, được bột nano thì tùy vào ứng dụng mà đem phân tán vào dung môi thích hợp.

3. Nano có thể phủ cho những thứ gì?

Thực ra nguyên lý bám dính của các hạt nano là lực van-der-wal và lực lượng tử, nên các hạt nano có thể bám lên hầu hết các loại bề mặt vật liệu, ví dụ như phủ nano cho giầy dép, quần áo, xe, điện thoại, máy tính, bàn ghế, gạch ốp lạt, bồn cầu, nhà tắm, kính chắn mũ bảo hiểm…

4. Những đặc tính mà lớp phủ nano thực sự đem lại? 

• Đầu tiên có lẽ là phải kể đến khả năng kị nước, khả năng này sẽ làm cho những vết bẩn có yếu tố nước khó mà bám chắc trên bề mặt lớp nano được, chúng ta có thể dễ dàng làm sạch chúng hơn là bình thường, đó là lý do mà các bác làm dịch vụ phủ nano thường quảng cáo là với xe máy oto đã phủ nano chỉ cần phụt nước là sạch. trên điện thoại thì đặc tính này cũng tốt, nó sẽ hạn chế việc bám dính vân tay như vậy thì bề mặt màn hình cảm ứng sẽ sạch sẽ hơn, mà sạch sẽ thì cảm ứng sẽ “ nhậy hơn” ở một góc độ nào đó., với giầy da, áo da, lớp nano sẽ ngăn cho nước không thấm vào bên trong lớp da, độ bền sẽ tăng lên, đỡ phải đánh xi nhiều, mà khộng bị bí hơi vì nano chỉ ngăn nước chứ lớp màng nano vẫn thoáng khí. áo da đi mưa chắc không sợ nổ da, kính chắn mũ bảo hiểm sẽ không bị nhòe nước ảnh hưởng đến tầm nhìn.
• Khả năng siêu dính ướt suất hiện khi phủ loại nano titanium dioxit loại siêu dính ướt(vì mạng tinh thể nano tio2 có loại kị nước và ưa nước) cũng có Trên lý thuyết sẽ đạt hiệu quả tự làm sạch hơn rất nhiều so với việc phủ nano siêu kị nước. Và hơn nữa đối với kính chắn oto hay kính chắn mũ bảo hiểm, hiệu ứng siêu dính ướt sẽ khiến nước không thể cản trở tầm nhìn dù là hạt sương tích tụ lên kính, hơi nước từ hơi thở tạo màn sương cho đến mưa phùn hay mưa to, đi nhanh hay đi chậm. ở khoản này Có vẻ rất tiềm năng nhiều so với nano silica siêu kị nước, và đặc biệt với kính lái của oto, nano siêu ưa nước sẽ giải quyết được vấn đề gạt mưa bị rít mà các bác đi phủ nano về hay phàn nàn. mình vẫn đang nghiên cứu vấn đề an toàn của nano titanium dioxit trước khi thử nghiệm những tác dụng của nó. Người ta cứ nói nano tio2 là không độc hại, và người ta cũng đã ứng dụng rất phổ biến vào kem dưỡng da và kem chống nắng với hàm lượng nhỏ,nhưng mình chưa tin vào sự vô hại của nó lắm vì tính oxi hóa của nó khá mạnh, mình nghĩ cần có thử nghiệm và kiếm thêm các tài liệu nước ngoài chứng minh sự ko độc hại hoặc ít độc hại trước khi đem nó vào ứng dụng.
• Khả năng thứ 2 là chống tia cực tím, điều này được các hãng ứng dụng trong sơn nhà và sơn xe rồi nên khó có thể phủ nhận được. ở điểm này thì phủ nano cho xe máy và ô tô sẽ khá là hữu ích vì tia cực tím là nguyên nhân chủ yếu phá hủy các phần tử mầu trong sơn, làm biến tính và thoái hóa lớp sơn, thực ra trong những lớp sơn các loại xe mới hiện nay đã có thành phần các hạt nano kháng UV sẵn rồi những nó có hàm lượng rất ít trong thành phần phụ gia, nó chỉ có thể làm cho quá trình lão hóa sơn trở nên lâu hơn chút thôi. nên không thể nói việc phủ nano để ngăn tia UV là không cần thiết, một lớp màng phủ kín bên ngoài sẽ ngăn tia UV hiệu quả hơn rất nhiều các hạt nano nằm dải rác bên trong.
• Đối với xe máy hay oto đi mưa với môi trường nóng ẩm mưa nhiều như ở việt nam thì lớp sơn rất nhanh chóng bị ăn mòn do môi trường khí hậu, do vậy với những người mới mua được chiếc xe máy đắt tiền là sẽ đi dán nilon ngay, thực ra việc phủ nano thì cũng tương tự trong việc bảo vệ bề mặt xe khỏi các yếu tố trên.
• Khả năng chống xước. Đây là điều gây tranh cãi nhiều nhất trong cộng động những người đã từng phủ nano, sau 1 thời gian tìm hiểu thì mình hiểu điều này là do 1 số bác đến phủ ở những nơi làm dịch vụ kém, chất lượng lớp phủ kém. Và thứ 2 là do các bác làm dịch vụ thổi phồng lên. Xét trên thực tế thử nghiệm thì mình thấy lớp phủ nano chỉ hạn chế xước thôi, vì lớp phủ nano tăng độ cứng cho bề mặt sơn rất ít (mình chỉ dùng que sắt tác động lực lên bề mặt và nhận xét theo cảm tính, mình không có thiết bị đo, mong là có dịp nào kiếm được thiết bị đo để lấy số liệu chính sác cho nó khách quan) việc hạn chế xước có được chủ yếu là do các hạt nano lấp đầy vào những vị trí lõm trên bề mặt vật liệu phủ, khiến cho bề mặt trở nên nhẵn bóng hơn, khi có yếu tố dị vật tác động lên thì sẽ có xu hướng trơn trượt đi nhiều hơn là tạo ra vết xước.
• Tăng tính thẩm mỹ: điều này có lẽ là dễ nhận thấy nhất, vì khi phủ nano xong, bề mặt trơn bóng hơn sẽ tăng độ phản chiếu của ánh sáng trên bề mặt phủ, nhìn lớp phủ sẽ sáng bóng hơn.

5. Lớp phủ nano hình thành như thế nào, chúng liên kết với bề mặt vật liệu ra sao, chúng có bền không?

Đây cũng là vấn đề mà rất nhiều bác quan tâm, lớp phủ nano được hình thành sau khi dung môi bay hết để lại các hạt nano bám trên bề mặt được phủ, mật độ các hạt nano trên bề mặt phủ có đều hay không đều phụ thuộc rất nhiều vào phương pháp phủ, kĩ năng phủ của người thợ cũng như là nó quyết định độ ổn định và độ bền của lớp phủ. Hiện nay vì dung dịch nano bán trên thị trường là khá đắt nên phương pháp phủ tối ưu, tiết kiệm nhất vẫn là “bôi”, và giờ thì mình cũng đang tập trung nghiên cứu và cải thiện phương pháp này vì nếu nghiên cứu nhưng phương pháp kia thì sẽ không khả thi với thực tế ứng dụng. Hơn nữa nó đơn giản và cũng chỉ cần những dụng cụ rất đơn giản như khăn mền, giấy ăn là có thể làm được, nên nó dễ áp dụng cho các bác tự làm (trước tết mình có hứa với vài bác là hoàn thiện xong phương pháp phủ mới thì sẽ làm video hướng dẫn up lên cho mọi người cùng thử nhưng chắc phải để thời gian nữa vì bận quá). Ngoài phương pháp bôi thì còn có phương pháp quay li tâm (áp dụng cho gạch men tại nơi sản xuất), phương pháp phủ nhúng (hay dùng trong phòng thí nghiệm), phủ phun (dùng để phủ các chi tiết phức tạp, và sự dụng nhiều ở nước ngoài vì họ ” đại gia ” ko tiếc số nano thất thoát ra môi trường), phương pháp plasma (hãng Liquipel dùng phương pháp này phủ nano cho điện thoại chống nước, họ đem đến triển lãm công nghệ 2012 và gây khá nhiều sự chú ý), phương pháp sol-gel.v.v.

6. Độ bền lớp phủ nano được bao lâu?

Nó tùy thuộc vào điều kiện môi trường, tùy thuộc vào chất lượng lớp phủ đó, nhưng chắc chắn là sẽ không dưới 8 tháng đến 1năm (tùy yếu tố tác động lên nó) nếu việc làm sạch bề mặt phủ tốt và phủ đúng quy trình. Để nhận biết được lớp phủ nano đã mất gần hết hiệu lực chưa thì chỉ có cách dựa vào đặc tính kị nước hoặc ưa nước mà thử thôi chứ rất khó để nhận biết với 1 lớp phủ trong suốt mà lại mỏng bằng 1/100000 sợi tóc chứ.

Nguyên nhân của việc lớp phủ thực tế không bền theo thời gian được như lý thuyết một phần là do chất lượng dung dịch nano nhưng phần nhiều là do cách phủ. Đa số mọi người nghĩ, nano tốt, mua đắt tiền thì cứ bôi lên là ok, lớp phủ sẽ đẹp và bền. Như vậy là sai lầm. Mình đã phủ 1 lớp nano lên bề mặt kính theo cách phủ thông thường và đem qua chỗ cô Nhung, thuộc viện hợp chất thiên nhiên – Viện khoa học thì không được như vậy.

Tại sao lại vậy? Các bạn biết đấy. Điều này là bình thường và nó không chỉ xẩy ra với dung dịch dạng khuếch tán như dung dịch nano mà với dung dịch hòa tan khô đi cũng xẩy ra hiện tượng này. Khi dung môi hóa hơi nhanh sẽ để lại lớp nano liên kết rắn chưa kịp sắp xếp ổn định với nhưng dãnh nứt trong cấu trúc như bùn khô trong ao vậy. Khi lớp nano có những rãnh nứt và không tạo ra được một lớp đồng nhất thì lớp phủ sẽ không thể ổn định và bền vững theo thời gian được. Để giải quyết điều này mình đã thử nghiệm rất nhiều phương pháp. Và có 2 hướng đi là ok nhất. Đó là phương pháp phủ lớp mỏng phủ nhiều lần, khi đó các lớp nano liên kết với nhau đồng thời các rãnh nứt có xác suất so le là rất lớn khiên các rãnh nứt là đơn độc và giảm sự ảnh hưởng của chúng đến độ bền lớp phủ hoàn thiện. Hoặc dùng phương pháp xung siêu âm tác động lên quá trình bay hơi và hình thành lớp phủ (phương pháp này hơi khó và phức tạp). Mình vẫn đang test để đưa ra phương pháp tốt nhất. Bao giờ có kết quả mình sẽ làm video hướng dẫn mọi người sau.

7. Nano có độc không?

Trên thế giới chưa ghi nhận bất cứ trường hợp nào bị ngộ độc nguyên nhân do vật liệu nano cả, tuy nhiên, vấn đề tích tụ sinh học về lâu về dài vẫn đang là câu hỏi để ngỏ, chưa có công trình nghiên cứu nào khẳng định nano là vô hại, cũng chưa có 1 công trình nghiện cứu nào khẳng định được nano có hại cả. Đây là xét chung về vật liệu nano. Còn với nano silica theo mình nghĩ là nó không có gì độc hại cả, silica là hợp chất khá trơ về mặt hoạt động hóa học, sinh học nên giả sử nếu vô tình thấm qua da, qua đường uống, ăn phải thì nó cũng sẽ không gây ra độc hại gì, sự tích tụ sinh học có thể sẩy ra tuy nhiên trong cơ thể người nguyên tố Si khá quan trọng cho sụn, colagen, và nguời ta cũng chưa phát hiện được bệnh nào do vấn đề thừa nguyên tố Si cả nên ko phải lo lắng lắm về sự tích tụ sinh học, tuy nhiên Si, và SiO2 dạng bụi lại khá hại cho phổi. Nhưng hạt nano SiO2 lại không bay hơi và khi dung môi bay hơi hết chúng đông tụ liên kết với nhau cứng lại trên bề mặt vật liệu chứ hoàn toàn không hình thành bụi.

8. Tẩy nano bằng cách nào?

Lớp nano là vô hình, và thực tế nếu ko thích nó cũng chẳng làm ảnh hưởng gì cả, nó ko bị ố vàng như nilon, cũng chẳng bị bạc mầu như decal nên mình nêu ra vấn đề tẩy nano đi là thừa thãi, chỉ là tham khảo trên các forum cũng có người muốn tẩy nó đi nên đưa vấn đề đó ra đây luôn cho anh em tham khảo. Vì nano trên thị trường hiện nay đa phần là sio2 nên mình dùng phương pháp này. Trên lý thuyết khi tổng hợp nano thì với môi trường kiềm mạnh PH ngoài 12 thì các hạt nano sẽ tích tụ lớn dần và vượt khỏi kích thước vài 100nm là chúng sẽ mất hẳn đặc tính trở về tính chất vật liệu khối, trên bề mặt lớp phủ chính xác là sẽ chỉ còn 1 lớp bột thủy tinh bám lên thôi. Như vậy cơ bản là chỉ cần hòa dung dịch kiềm mạnh, đeo gang tay vào đem đi cọ rửa bề mặt phủ nano vài lần là sạch lớp nano, lưu ý chỉ áp dụng với bề mặt vật liệu trơ với kiềm nhé. (lý thuyết thì là vậy thôi chứ vấn đề này mình chưa thử nghiệm vì mình cũng không quan tâm lắm)

Như vậy mình đã đi sơ lược qua vài vấn đề chính về công nghệ nano lớp phủ, hi vọng các bác đã có cái nhìn khái quát nhất về nano và có thể sử dụng dịch vụ phủ nano được timtho.vn triển khai và phối hợp với các nhà cung cấp.