Hãy hình dung một bệnh viện với các buồng bệnh trắng tinh, vô trùng
và thơm tho, còn cửa kính thì trong suốt không hề bám bụi, đọng nước
hay mọc nấm. Không phải các chị lao công đã làm điều đó, mà nhờ một
loại sơn đặc biệt phủ trên kính và tường ngăn không cho bụi, rêu mốc,
vi khuẩn... hoành hành.
Viễn cảnh trên đây hoàn toàn có thể
thành sự thật, nếu loại sơn nano do các nhà nghiên cứu của Viện Vật lý
ứng dụng và Thiết bị khoa học sáng chế được ứng dụng rộng rãi trong đời
sống. Loại sơn này được Tiến sĩ Trần Thị Đức, Phó viện trưởng và các
cộng sự nghiên cứu thành công từ năm 2003, nhưng đến nay mới được biết
đến rộng rãi. Về bản chất, nó được cấu tạo từ các hạt TiO2 ở cỡ nanomét
(phần tỷ mét) với một chất keo nước. Thông thường TiO2 là chất bột màu trắng, có kích cỡ một micromét (phần
triệu mét), rất bền, không độc và rẻ tiền. Ở kích cỡ này, nó được dùng
để tạo màu trắng trong công nghiệp sơn và hóa mỹ phẩm từ 100 năm nay.
Nhưng gần đây, các nhà khoa học Nhật Bản đã phát hiện thấy khi đưa TiO2
xuống kích thước cực nhỏ - cỡ nanomét - thì nó thể hiện những tính chất
vật lý và hóa học khác hẳn. Trên cơ sở đó, họ chế tạo thành công sơn tự
làm sạch có thành phần chính là hạt TiO2 ở cỡ nano, rất hữu dụng trong
sơn kính, sơn tường, chống khuẩn và nấm mốc trong các bệnh viện.
Nhận
thấy đặc tính cực kỳ ưu việt của sản phẩm này, các chuyên gia của Viện
Vật lý ứng dụng và Thiết bị khoa học đã tự mày mò và sau cùng điều chế
thành sơn quang xúc tác TiO2 bằng phương pháp đơn giản, giá dễ chấp
nhận. Nguyên lý hoạt động của loại sơn này như sau: dưới tác động của
tia tử ngoại (có trong ánh sáng mặt trời hoặc đèn huỳnh quang), TiO2
trong lớp sơn phủ sẽ làm phát sinh các tác nhân ôxy hoá cực mạnh như
H2O2, O2- ,OH -, mạnh gấp hàng trăm lần các chất ôxy hóa quen thuộc
hiện nay là clo, ozone. Nhờ khả năng ôxy hóa mạnh này, nó có thể phân
huỷ hầu hết các hợp chất hữu cơ, khí thải độc hại, vi khuẩn, rêu mốc
bám trên bề mặt vật liệu thành những chất vô hại như CO2, H2O.
 | Nguyên lý làm việc của sơn quang xúc tác TiO2. |
|
Tiến sĩ Đức cho biết, sơn quang xúc tác TiO2 có thể tạo thành màng mỏng
(trong suốt hoặc trắng đục) dày cỡ 10 micromét lên bất kỳ loại bề mặt
nào như tường, kính, gạch men, gỗ, giấy. Nó bám dính tốt ở nhiệt độ
thường và chịu được mọi điều kiện thời tiết mưa, nắng. Nếu được xử lý ở
nhiệt độ 500 độ C, sơn sẽ có độ bền vĩnh cửu, còn nếu không qua xử lý
nhiệt, nó có độ bền bán vĩnh cửu - tức là có thể bị cào xước như sơn
thông thường.
Màng sơn quang xúc tác TiO2 do Viện sáng chế có
những tính năng nổi bật là diệt khuẩn và chống rêu mốc. Các nhà khoa
học ở Viện Công nghệ sinh học đã thử nghiệm và thấy rằng trong điều
kiện ánh sáng thường, trên tấm kính không phủ màng sơn TiO2, vi khuẩn
E.coli và Bacillus subtilic vẫn sống hầu như nguyên vẹn. Nhưng trên
kính có phủ màng TiO2, lượng vi khuẩn giảm nhanh và bị diệt hoàn toàn
chỉ sau vài giờ. Thử nghiệm của Viện Vệ sinh dịch tễ Trung ương (Bộ Y
tế) cũng cho hiệu quả tương tự. Tổng số vi khuẩn phát hiện trên mẫu
gạch phủ TiO2 giảm rõ rệt sau 10 ngày so với mẫu gạch thường, và hầu
như biến mất sau 2,5 tháng.
 | Kính
phủ màng TiO2 (trái) có số vi khuẩn giảm mạnh và bị diệt hoàn toàn sau
1 giờ dưới ánh sáng thường. Tấm không phủ (trái), vi khuẩn E. coli phát
triển mạnh. |
|
Trong một thí nghiệm về khả năng chống rêu mốc, một nửa lớp kính được
phủ màng TiO2 và một nửa để nguyên. Sau hai tháng đặt kính trong điều
kiện ẩm ướt và có ánh sáng, rêu mọc nhiều trên nửa tấm kính không phủ
TiO2, nửa còn lại vẫn sạch nguyên. Những kết quả này đã mở ra triển
vọng ứng dụng sơn quang xúc tác TiO2 để làm sạch không khí, diệt khuẩn
phòng ở và chống rêu mốc trên tường, đặc biệt hữu ích trong các bệnh
viện.
 | Trong
điều kiện có nước và ánh sáng, rêu mọc nhiều trên tấm kính thường (ảnh
dưới, phải), còn nửa tấm phủ (dưới, trái) vẫn sạch như 3 tháng trước đó
(kính phía trên). |
|
Bên cạnh đó, sơn quang TiO2 còn giúp bề mặt vật liệu tự rửa sạch bằng
nước mưa và chống mờ do hạt nước. Trên gạch men hoặc kính thường, nước
thường đọng thành giọt, gây mờ kính, khi khô thì để lại vết bẩn. Nhưng
với bề mặt phủ TiO2, giọt nước rơi xuống bị loang phẳng, đẩy bụi bẩn
khỏi bề mặt, và làm cho kính trở nên trong suốt chứ không mờ. Cũng thể
ứng dụng TiO2 để tạo màng lọc quang xúc tác, dùng trong máy làm sạch
không khí, máy điều hòa...
 | Nửa kính phủ màng TiO2 (trái) không bị đọng nước, không bị mờ, so với nửa không phủ màng TiO2. |
|
Để chế tạo sơn, ngoài TiO2 còn cần có các chất keo gắn kết. Nhưng vì
TiO2 có khả năng ôxy hoá cực mạnh, nên nó phân hủy luôn cả những loại
keo polymer dùng trong sơn thông thường, do vậy nhóm nghiên cứu đã phải
chế riêng một loại keo nước cho sản phẩm này. Chất kết dính là vô cơ
nên không bị ánh sáng phân huỷ tạo thành bụi.
Về tính an toàn
của sản phẩm, các nhà nghiên cứu cho biết các ôxy hoạt tính được tạo ra
trên bề mặt chất quang xúc tác, không tách ra khỏi bề mặt hoặc phát tán
vào không khí, vì vậy không có sự nguy hiểm cho con người (thực tế, các
chất hữu cơ phải tiếp xúc với bề mặt chất quang xúc tác mới bị phân
hủy). Không xảy ra hiện tượng bở phấn trên bề mặt vật liệu phủ màng
TiO2. Nếu TiO2 chạm vào da thì mặt ngoài tiếp xúc với ánh sáng mới có
tác dụng, mặt trong tiếp xúc với da không có tác dụng, nên tay người sẽ
không bị ảnh hưởng.
Sản phẩm đang ở trong giai đoạn chuyển từ
phòng thí nghiệm ra sản xuất. Hiện tại, các nhà nghiên cứu đã nhận được
nhiều đề nghị cung cấp sản phẩm, chẳng hạn công ty Viglacera đề nghị sử
dụng thử sơn quang phủ chống ẩm mốc cho gạch ốp, nhưng Viện chưa có
điều kiện sản xuất trên quy mô lớn. Tiến sĩ Đức cho biết bà mong muốn
được hợp tác với các nhà đầu tư để mở rộng sản xuất hoặc chuyển giao
công nghệ, nhằm phục vụ cho lợi ích của cộng đồng.
Độc giả có thể trao đổi kinh nghiệm tại đây: Viện Vật lý ứng dụng và Thiết bị khoa học, 18 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội. ĐT: 04 836.1893, 04 8364754; Fax 04 7562949.
Sau khi bài viết lên mạng, rất nhiều bạn đọc quan tâm hỏi thăm về sản
phẩm này. Chúng tôi trích đăng một số câu trả lời của tiến sĩ Đức:
- Sự có mặt tại thị trường?
Hiện ở Việt Nam chưa có bán loại sơn quang xúc tác trên thị trường. Các
nước Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc hay lãnh thổ Đài Loan cũng đang thử
nghiệm và chào bán.
- Trong quá trình tự làm sạch, TiO2 có sản sinh ra CO2 và H2O, lượng CO2 này có đủ gây ngất không?
Khả năng ôxy hóa và phân huỷ hữu cơ của TiO2 khi được chiếu ánh sáng tử
ngoại rất cao, nhưng vì lượng tia cực tím trong nhà và của ánh sáng mặt
trời rất ít, nên nó chỉ có tác dụng phân huỷ từ từ. Không thể phân hủy
một lượng hữu cơ lớn trong một thời gian ngắn để sinh ra lượng CO2 lớn
có thể gây ngất.
- TiO2 có khả năng ôxy hoá mạnh như vậy. Nếu da tay chạm vào sơn, có bị ôxy hoá không?
Nếu
TiO2 chạm vào da thì mặt ngoài tiếp xúc với ánh sáng mới có tác dụng,
mặt trong tiếp xúc với da không có tác dụng, nên tay người sẽ không bị
ảnh hưởng.
- Độc tính của Ti02 ra sao? Có hại cho trẻ em nếu vô tình nuốt phải hay ko?
Bản thân TiO2 là chất không độc. Thế giới vẫn sử dụng trong kem đánh răng, kem chống nắng và có tài liệu nói cả trong thực phẩm. << Trang trước Trang sau >> |