Đồ án: Tổng hợp bề mặt siêu chống thấm (superhydrophobic) và ứng dụng

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

Ộ

ƯƠ

B  CÔNG TH

NG

ƯỜ

Ạ Ọ

Ồ

Ự

Ẩ

Ệ

TR

NG Đ I H C CÔNG NGHI P TH C PH M TP. H  CHÍ MINH

Ọ

Ệ

KHOA CÔNG NGH  HÓA H C

Ợ Ề Ặ

Ố Ứ

Ụ

Ấ   Ổ T NG H P B  M T SIÊU CH NG TH M (SUPERHYDROPHOBIC) VÀ  NG D NG

Ồ

Ệ

Ố Đ  ÁN T T NGHI P

ệ

ọ

(Ngành: Công Ngh  Hóa H c)

Ề

Ị

Ễ GVHD : Ths.NGUY N TH  THANH HI N

L PỚ

: 02DHLHH

Ễ

SVTH : NGUY N TUÂN

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 1

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

MSSV : 2204115009

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 2

1.

Ờ Ả Ơ L I C M  N

ự ế ự ữ ề ắ ớ Trên th c t không có s  thành công nào mà không g n li n v i nh ng s  h ự ỗ

ợ ề ự ế ườ tr , giúp đ ỡ  dù ít hay nhi u, dù tr c ti p hay gián ti pế  c a  ủ  ng i khác. Trong

ố ừ ọ ậ ở ả ắ ầ ườ ạ ọ ờ su t th i gian t khi b t đ u h c t p gi ng đ ế ng đ i h c đ n nay, em đã

ậ ượ ấ ề ự ỡ ủ ầ ạ nh n đ c r t nhi u s  quan tâm, giúp đ  c a quý Th y Cô, gia đình và b n bè.

ớ ấ ắ ở V i lòng bi ế ơ   sâu s c nh t, em xin g i t  n ế ử  đ n quý ầ  Th y Cô Khoa Công

ệ ọ ườ ự ệ ạ ẩ ọ Ngh  Hóa H c – Tr ng Đ i H c Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM đã cùng

ạ ố ế ủ ứ ứ ề ế ể ớ v i tri th c và tâm huy t c a mình đ  truy n đ t v n ki n th c quý báu cho

ọ ậ ạ ườ ờ ặ ệ ố chúng em trong su t th i gian h c t p t i tr ng. Và đ c bi ọ ỳ ố   t, trong h c k  cu i

ậ ữ ư ề ướ khóa này khoa đã đ a ra các đ  tài th t h u ích cho chúng em tr c khi hoàn

ọ ạ ườ ể ề ặ ổ ợ ệ thành vi c h c t i tr ng trong đó có đ  tài “ ố   T ng H p B  M t Siêu Ch ng

Ứ ề ị Th mấ (Superhydrophobic) Và  ng D ng ễ ụ ” do Ths. Nguy n Th  Thanh Hi n đã

ẫ ướ h ng d n

ả ơ ễ ề ậ ị Em xin chân thành c m  n Ths Nguy n Th  Thanh Hi n đã t n tâm h ướ   ng

ữ ế ố ờ ẫ ạ ẫ d n em trong su t th i gian qua. N u không có nh ng l ờ ướ i h ả   ng d n, d y b o

ự ậ ủ ể ấ ệ   ủ c a Cô thì em nghĩ bài báo cáo th c t p này c a em r t khó có th  hoàn thi n

ộ ầ ữ ả ơ ượ đ c. M t l n n a, em xin chân thành c m  n Cô.

Ờ Ở Ầ L I M  Đ U

ể ủ ự ứ ệ ớ ọ Đi cùng v i vi c nghiên c u và s  phát tri n c a khoa h c ngày nay đó là

ự ế ụ ứ ồ ừ ứ ữ ắ ủ tính  ng d ng c a nó vào th c t .  Có nh ng nghiên c u b t ngu n t ầ    yêu c u

ế ế ủ ờ ố ữ ư ứ ấ ằ thi t y u c a đ i s ng h ng ngày, nh ng cũng có nh ng nghiên c u xu t phát t ừ

ệ ượ ữ ự ự ế ể ứ ụ ứ nh ng hi n t ng t nhiên mà nghiên c u đ   ng d ng vào th c t ề . Đ  tài

Ứ ụ ề ợ ổ ố ặ “T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m ấ (Superhydrophobic) Và  ng D ng” là

ộ ạ ứ ừ ệ ượ ự ắ ầ ạ ướ ữ m t d ng nghiên c u t hi n t ng t nhiên. B t đ u là nh ng h t n c trên lá

ướ ồ ưở sen, lá môn, trên cánh b m, cánh gián…. đã là ngu n ý t ng cho các nhà khoa

ả ệ ượ ư ụ ọ h c tìm tòi, gi i thích hi n t ế ứ ng và đ a các sáng ki n  ng d ng trong th c t ự ế   .

ư ơ ừ ữ ứ ụ ế ấ ả ơ ố T  nh ng  ng d ng đ n gi n nh  s n ch ng th m, kính tòa nhà …đ n các thi ế   t

ư ệ ạ ấ ố ị b  nh  đi n tho i, máy quay phim d ướ ướ i n ấ c, gi y ch ng th m…đã và đang

ứ ụ ấ ố ướ ạ ợ ượ đ c nghiên c u. Ngoài tác d ng ch ng th m n c thì nó còn đem l i các l i ích

ư ố ự ủ ả ả ợ khác nh  ch ng s  bám dính c a rong rêu, t o hay gi m tính ma sát…nên l i ích

ế ấ ớ ụ ề ọ ớ kinh t r t l n.  Đây chính là lý do mà em đã ch n đ  tài  này v i m c tiêu là tìm

ấ ạ ể ứ ể ề ấ ổ ợ ố ụ   hi u và t ng h p ch t t o b  siêu ch ng th m (superhydrophobic) đ   ng d ng

trong th c t ự ế .

Ậ

NH N XÉT

ướ

ẫ

(Giáo Viên H ng D n)

Ậ

NH N XÉT

ệ

ả

(Giáo Viên Ph n Bi n)

Ụ

Ụ

M C L C

Ả

Ụ DANH M C B NG

ộ Trang

N i Dung ậ ệ ề ặ ủ ụ

ượ ộ ố ạ ả ng b  m t c a các v t li u thông d ng. ộ ả ủ i c a chúng.

ữ ắ B ngả 1.1 2.1 2.2 Năng l M t s  lo i c n quang và đ  phân gi ấ Tóm t t nh ng ch t khí chính dùng trong CVD

Ụ DANH M C HÌNH

ộ N i Dung Trang

ướ ủ ồ t c a lá sen và hoa h ng.

Hình 1.1 1.2 1.3 1.4

ề ặ ệ ứ ấ ấ ơ ế ự ụ ạ B  m t không dính  Hi u  ng lá sen. C u trúc hai th  b c c a lá sen. ố C u trúc micro/nano c a kh i u làm gia tăng góc ti p xúc. C  ch  "t ứ ậ ủ ủ  làm s ch" trên lá sen: gi ế ố c tròn cu n trôi b i ọ ướ t n 1.5

ồ ề ặ

ồ c trên cánh hoa h ng và lá sen.

ề ặ ượ ng b  m t.

1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 i lõm.

ắ ử ụ ướ ủ b n.ẩ ấ C u trúc vi mô b  m t hoa h ng. ệ ọ ướ ữ ự S  khác bi t n t gi a gi ề ặ ọ ướ c trên b  m t. t n Gi ự ệ ữ ế S  liên h  gi a góc ti p xúc theta và năng l ề ặ ồ ọ ướ c trên b  m t l Gi t n ệ c c a công ngh  quang kh c s  d ng ánh sáng  Các b 2.1

ậ ệ ỹ (photolithography). Nguyên lý k  thu t h  photolithography ­ Quá trình mask 2.2

ủ 2.3

ộ ệ ọ ấ ấ ế alignment. C u trúc m t h  beam writer c a công ngh  EBL. ả ứ C u trúc hóa h c và ph n  ng quang hóa ệ ở  PMMA do chi u 2.4

c micro ề ặ  siêu k  n .

ị ướ polydopamine.

hoa.

ạ ỏ 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9

ắ x .ạ X  lýử  đ  t oể ạ  b  m t ượ ổ ề ặ  đ c b  sung  B  m t ấ ề ặ  có c u trúc B  m t ẫ ủ SEM c a m u InGaN. ừ . ủ ề ặ SEM c a b  m t sau lo i b  polimer th a ớ S  ự l ng đ ng ọ  LBL c aủ  polyelectrolytes v i các nhóm nh yạ 2.10

ướ ạ ề ặ ơ ồ ể  di n ễ các b c t o b  m t siêu k  n ị ướ ớ  m ngả   c v i UV. S  đ  bi u 2.11 ợ s i nano Pt.

ề ặ ị ướ ớ ấ B  m t siêu k  n c v i c u trúc nano b i ở polyethylene m t ậ 2.12 (HDPE)

ớ ạ ọ đ  caoộ Hình  nhả  SEM c aủ   ngố  nano PS v i tr ng thái hình h c khác 2.13

ẫ ư ượ ử ọ c x  lí hóa h c.

ử

styrene. ủ ẫ ấ 3.1 3.2 3.3 3.4

ử ế ủ . ẫ nhau. SEM các m u polypropylene ch a đ ọ . M u ẫ polypropylene đã x  lí hóa h c M u poly ẫ C u trúc micro c a m u đã x  lí polypropylene Hình dáng gi ọ ướ t n c và góc ti p xúc c a các m u theo 3.5 ươ ng pháp

ươ ph ẫ SEM m u theo ử ụ s  d ng isotactic Ph ­polypropylene (I­PP). ử ụ ng pháp s  d ng isotactic ­polypropylene 3.6 (I­PP).

ủ ố ộ

ề ặ ợ

3.7 3.8 3.9

ẫ . ạ Ả ng c a t c đ  làm l nh lên m u nh h ị ướ . Các b c đ  t o b  m t h p kim nhôm siêu k  n c ạ ử . Góc ti p xúc c a h p kim nhôm qua các giai đo n x  lí ế ử Ả ưở ướ ể ạ ế ưở ủ ợ ờ ướ ủ ế ằ ng c a th i gian x  lí b ng n nh h c sôi đ n góc ti p 3.10

ề ặ ợ ử ướ ở ờ xúc. SEM b  m t h p kim nhôm x  lý n c sôi th i gian khác 3.11

ế ộ

ưở ưở ủ ồ ờ ủ . ế ế 3.12 3.13 nhau Ả nh h Ả nh h ng c a n ng đ  STA lên góc ti p xúc ử ng c a th i gian x  lí STA đ n góc ti p xúc .

Ụ Ồ

Ệ

NHI M V  Đ  ÁN

2.

 Tìm hi u lý thuy t b  m t không th m

ế ề ặ ấ ướ ể t.

 Tìm hi u các  ng d ng b  m t siêu k  n

ề ặ ị ướ ứ ụ ể ự ế c trong th c t .

ể ệ ươ ề ặ ế ạ ị  Tìm hi u và d ch tài li u các ph ng pháp ch  t o b  m t siêu k ị

c.ướ n

 Tham kh o và d ch tài li u công ngh  làm b  m t siêu k  n

ề ặ ị ướ ệ ệ ả ị ơ   c đ n

ế ả ả ệ gi n trong phòng thí nghi m và đánh giá k t qu .

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

Ề Ề Ặ Ổ Ầ ƯỚ PH N 1. T NG QUAN V  B  M T KHÔNG DÍNH T

ệ ứ ồ 1.1 Hi u  ng lá sen, hoa h ng

3. 1.

1.1.

ướ ủ

ồ

ề ặ Hình 1.1. B  m t không dính

t c a lá sen và hoa h ng.

ệ ứ 1.1.1 Hi u  ng lá sen

ẫ ượ ự ẩ ả Lá sen lâu nay v n đ ề c coi là tiêu chu n vàng v  kh  năng duy trì s  khô

ự ọ ướ ẽ ạ ố ráo trong t nhiên. Trên lá sen, các gi ộ   c s  đáp xu ng trong hình d ng m t t n

ậ ả ở ạ ế ỏ ồ ộ ọ ố ứ chi c bánh m ng, r i nhanh chóng b t n y tr  l i thành m t gi ệ   t đ i x ng. Hi u

ứ ượ ạ ợ ể ả ụ ề ệ ấ ơ ng lá sen đã đ c áp d ng đ  s n xu t nhi u lo i s i công nghi p, s n và mái

ổ

ợ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 17

ế ủ ế ấ ố ch ng th m. Bí quy t c a chúng là "góc ti p xúc" cao.

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ệ ứ

Hình 1.2. Hi u  ng lá sen.

ế ủ ấ ồ Theo lý thuy t c a Wenzel (hay Kossen), c u trúc l i lõm, xù xì gia tăng

ướ ủ ề ặ ướ ề ượ ề ặ ấ tính ghét n c c a b  m t ghét n c. Đi u này đ c th y rõ trên b  m t lá sen.

ộ ề ặ ự ề ặ ướ ướ ế B  m t lá sen là m t b  m t c c ghét n c có góc ti p xúc là 161°. D i kính

ệ ử ể ườ ượ ữ ố ở ướ hi n vi đi n t , ng i ta quan sát đ c nh ng kh i u kích th c micromét

ữ ữ ặ ầ ộ ố ố (m t ph n ngàn mm), trên nh ng kh i u này dày đ c nh ng kh i u nh  h n đ ỏ ơ ượ   c

ộ ấ ủ ở ứ ậ ạ ộ ph  b i m t lo i sáp. Đây là m t c u trúc có th  b c (hierarchical structure). Th ứ

ặ ề ế ế ấ ấ ố nh t là m t n n, sau đó là các kh i u micromét, k  đ n là c u trúc nanomét và

ộ ề ặ ủ ự ự ậ ớ ỏ ớ sau cùng là l p sáp ph  c c m ng. L p sáp th c v t này là m t b  m t ghét

ứ ậ ủ

ấ

Hình 1.3. C u trúc hai th  b c c a lá sen

.

ượ ề ặ ư ấ ướ n c có năng l ng b  m t th p nh  sáp paraffin.

ạ ủ ặ ố ớ ố ớ ấ   Kh i u l n trên m t lá (a) và hình phóng đ i c a kh i u l n (b) cho th y

ệ ặ ấ ố ỏ ố ớ các kh i u nh  nanomét xu t hi n li ti trên m t kh i u l n.

ả ủ ự ủ ư D a trên thành qu  c a Barthlott và Neinhuis, nhóm c a giáo s  Lei Jiang

ề ặ ệ ể ậ ọ ố (Vi n Hàn lâm Khoa h c Trung Qu c) tìm hi u b  m t lá sen qua góc nhìn v t lý

ậ ệ ư ự ấ ọ ộ và v t li u h c. Theo giáo s  Jang và các c ng s  viên, c u trúc th  b c c a b ứ ậ ủ ề

ặ ố ọ ố ả   m t lá sen trong đó các kh i u nanomét m c trên các kh i u micromét không ph i

ề ặ ệ ẫ ộ ở ấ ả ộ là m t vi c ng u nhiên. B  m t xù xì ư  c p đ  micromét nh  cái ch o rán Teflon

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 18

ủ ự ướ ủ ề ặ ề ặ ẳ ỉ cũng đ  làm gia tăng s  ghét n c c a b  m t. Khi lá sen là b  m t ph ng ch  có

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ị ố ủ ề ặ ế ấ ấ ch t sáp không thôi, tr  s  c a góc ti p xúc là 104°. Ch t sáp cho b  m t tính ghét

ư ư ự ự ả ộ ọ ướ n c nh ng ch a ph i "c c ghét". Jang và c ng s  viên dùng hình h c fractal đ ể

ưở ệ ủ ự ệ ủ ữ ố ố ả xem  nh h ng c a kh i u. Khi có s  hi n di n c a nh ng kh i u nanomét, góc

ế ế ượ ộ ề ặ ự ị ố ở ti p xúc θ gia tăng đ t bi n v t qua tr  s  150° tr  thành b  m t c c ghét n ướ   c.

ữ ố ệ ế ỉ Cũng vì nh ng kh i u nanomét, gi ọ ướ t n c ch  có 3 % di n tích ti p xúc v i b ớ ề

ả ể ộ ế ư ề ế ặ m t lá sen. Đi u này đ a đ n m t k t qu  hi n nhiên là gi ọ ướ t n ể   c có th  di

ự ụ ậ ề ặ ặ ố ự ộ đ ng t do khi b  m t nghiêng và cu n theo b i b m cho lá sen đ c tính t làm

ủ

ế

ấ

ố

Hình 1.4. C u trúc micro/nano c a kh i u làm gia tăng góc ti p xúc.

ề ặ ơ ớ

ấ

(a) B  m t tr n v i ch t sáp,

θ = 104°.

ề ặ ớ

ố

(b) B  m t v i kh i u l n,

ớ θ = 150°.

ề ặ ớ

ố

ố

ớ (c) B  m t v i kh i u l n và kh i u nanomét,

θ = 160 – 180°.

ạ s ch (self­cleaning).

ướ ơ ề ặ ư ữ ẽ ố N c r i lên b  m t lá sen s  lăn nh  nh ng gi ụ   ọ hình c uầ , cu n đi b i t

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 19

ẩ b n và vi trùng.

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ơ ế ự

ạ

ụ ẩ

ố

Hình 1.5. C  ch  "t

làm s ch" trên lá sen: gi

ọ ướ t n

c tròn cu n trôi b i b n.

ề ặ

ấ

ồ

Hình 1.6. C u trúc vi mô b  m t hoa h ng

ữ

ồ

ọ

ồ

(a) Nh ng "ng n đ i" micromét trên cánh hoa h ng.

ồ

ỉ

(b) Các khe nano trên đ nh đ i.

ệ ứ ồ 1.1.2 Hi u  ng hoa h ng

ệ ử ề ặ ộ ấ ướ ể ệ ấ ồ D i kính hi n vi đi n t , b  m t hoa h ng xu t hi n m t c u trúc vi mô

ứ ậ ữ ằ ồ ọ ọ ỡ ộ   có hai th  b c: (1) nh ng "ng n đ i" kích c  micromét n m ngang d c theo m t

ứ ự ấ ị ữ ệ ề ấ ầ ồ th  t ọ  nh t đ nh và (2) trên đ u nh ng ng n đ i tí hon này xu t hi n nhi u khe

nano.

ệ ứ ơ ấ ủ ồ C  c u bám dính c a trên cánh hoa h ng hay là "hi u  ng cánh hoa" (petal

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 20

ượ ơ ế ừ ả ướ ừ ả effect) đ c kh o sát và c  ch  v a ghét n c v a thích n ướ ượ c đ c gi i thích.

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ự

ệ

ồ

Hình 1.7. S  khác bi

ữ t gi a gi

ọ ướ t n

c trên cánh hoa h ng và lá sen.

ủ ế ấ ướ ớ ề ặ Hình 1.7 cho th y cách ti p xúc c a n ồ   c v i b  m t lá sen và hoa h ng

ữ ủ ộ ố ọ ướ ạ hoàn toàn khác nhau. Trong khi nh ng kh i u c a lá sen "đ i" gi c t o ra t n

ị ẹ ạ ộ ớ ướ ướ ữ ấ ỗ m t l p không khí b  k t l i bên d i, n ọ   c th m vào ch  trũng gi a các "ng n

ữ ư ấ ặ ồ ở ỉ ồ đ i" trên m t hoa h ng nh ng không th m vào nh ng khe nano đ nh và s ườ   n

ề ặ ớ ồ ướ ư ồ đ i. L p không khí này làm cho b  m t hoa h ng ghét n c theo đúng nh  công

o ch ng t ứ

ứ ủ ế ỏ ề ặ th c Cassie. Góc ti p xúc c a gi ọ ướ t n c là 152 ự    b  m t cánh hoa là c c

ướ ư ữ ướ ề ặ ở ạ ỗ ghét n ự ế c, nh ng s  ti p xúc gi a n c và b  m t ự    các ch  trũng t o ra l c

ướ ề ặ ự ự Van Der Waals làm n c bám dính vào b  m t cánh hoa. S  bám dính do l c Van

ư ầ ạ ố Der Waals gi ng nh  bàn chân th ch sùng bám vào tr n nhà.

ế ề ặ 1.2 Lý thuy t b  m t không dính ướ t

2.

ủ ậ ố ặ ề ặ ể ở ấ ả ọ ỡ Ở ấ B  m t chi ph i đ c tính c a v t th t c  m i kích c . ộ    c p đ  vĩ t

ướ ề ặ ủ ủ ạ ơ mô (kích th ề   c m, cm), hình d ng b  m t c a xe h i, máy bay, tàu th y đi u

ứ ả ủ ư ư ủ ỉ ướ ả ch nh khí l u và th y l u làm gi m s c c n c a không khí hay n c; phân tán

ệ ả Ở ấ ộ ướ sóng radar gia tăng hi u qu  "tàng hình". c p đ  trung mô (kích th c mm,

ề ặ ả ủ ạ ưở ự ế ế ả micromét), mô d ng c a b  m t  nh h ng đ n s  ph n chi u ánh sáng, âm

ề ệ Ở ấ thanh, truy n nhi t, ma xát, mài mòn (wear), ăn mòn (corrosion). ộ  c p đ  vi mô

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 21

ự ươ ử ủ ườ ẫ nanomét, s  t ữ ng tác gi a phân t c a hai môi tr ế ứ   ng khác nhau d n đ n s c

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ặ ự ướ ự ề căng   b   m t,   s ấ   th m t,   s bám   dính   (adhesion),   tính   ghét   n ướ   c

ướ (hydrophobicity) và thích n c (hydrophilicity).

ọ ề ặ ộ ộ ọ ơ ở ủ   Khoa h c b  m t (surface science) là m t b  môn quan tr ng mà c  s  c a

ự ượ ề ặ ự ề ặ nó d a trên năng l ả   ứ ng b  m t (surface energy), s c căng b  m t, l c mao qu n,

ứ ạ ự ữ ơ ệ ộ ộ ấ ướ đ  th m t (wettability), s  bám dính và ph c t p h n n a là nhi ọ   t đ ng h c

ự ươ ữ ử ở ề ặ ế ố ề ặ b  m t và s  t ng tác gi a các phân t ấ ả ữ  b  m t. T t c  nh ng y u t ầ    này g n

ế ấ ả ọ ư ạ ườ ậ ủ nh  quán xuy n t t c  m i sinh ho t th ấ ự ấ   ng nh t c a chúng ta. Hãy l y s  th m

ướ ứ ậ ả ử ụ ặ ỗ ổ ạ   t làm thí d . M i bu i sáng sau khi th c d y, ta ph i r a m t, đánh răng, c o

ử ể ề ề ạ ấ ơ râu, trang đi m, đánh son. Chi u v  vo g o, n u c m, sau đó r a chén bát, gi ặ   t

ạ ộ ộ ầ ấ ả ử ữ ề ầ ắ qu n áo, t m r a, g i đ u v.v... T t c  nh ng ho t đ ng này đ u liên h  đ n s ệ ế ự

ấ ướ th m t.

Ở ậ ế ỷ ướ ủ ữ ỏ th p niên 50, 60 c a th  k  tr ầ   c khi nh ng th i xà bông "72 ph n

ộ ươ ờ ủ ộ ơ ự ệ ế ấ ạ ầ d u" là m t ph ng ti n duy nh t làm s ch các v t nh . S  ra đ i c a b t gi ặ   t

ề ặ ủ ướ ứ ả ự ấ ướ ặ ồ ặ làm gi m s c căng b  m t c a n c, gia tăng s  th m t trên m t đ  gi t và

ẹ ủ ỉ ầ ộ ặ ủ ẩ ế ẹ ơ ch  c n tác đ ng nh  c a máy gi t đ  t y các v t nh , đã làm nh  gánh n i tr ộ ợ

ườ ụ ữ ạ ủ c a ng i ph  n  trong sinh ho t gia đình.

ầ ự ấ ướ ả ự ấ ướ Tuy nhiên, không ph i lúc nào ta cũng c n s  th m t. S  th m t liên

ế ự ề ặ ướ quan đ n s  dính (adhesion) và b  m t "thích" n ữ ứ   c (hydrophylic). Có nh ng  ng

ấ ướ ầ ề ặ ờ ế ữ ả ự ụ d ng c n s  không th m t và ta ph i nh  đ n nh ng b  m t "ghét" n ướ   c

ề ặ ướ ư ủ ẽ ạ ướ (hydrophobic). B  m t thích n c nh  kim lo i, th y tinh s  làm n ả   c ch y

ề ặ ề ặ ộ ướ ỏ loang ra làm thành m t vũng nh  dính vào b  m t. B  m t ghét n c làm cho

ạ ư ể ạ ố ộ ạ ướ n c co l i thành h t tròn gi ng nh  viên bi có th  di đ ng qua l ả i. Ch o rán

ề ặ ủ ớ ướ ụ ế ph  l p Teflon không dính là b  m t ghét n c thông d ng trong nhà b p. Hình

ộ ướ ướ ượ ạ d ng m t gi ọ ướ t n ề ặ c trên b  m t thích n c và ghét n c đ ọ c phác h a trong

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 22

Hình 1.8.

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ề ặ

Hình 1.8. Gi

ọ ướ t n

c trên b  m t.

ướ

(a) Ghét n

c (hydrophobic).

ướ

(b) Thích n

c (hydrophilic).

ế ể ễ ừ Góc ti p xúc (contact angle) θ  mà ta có th  quan sát d  dàng t các gi ọ   t

ạ ề ặ ộ ượ ư ễ ạ ộ ướ n c trên các lo i b  m t là m t l ế ố   ng d  đo đ c nh ng cũng là m t bi n s  vĩ

ự ỳ ữ ể ệ ọ ươ ữ mô c c k  quan tr ng bi u hi n nh ng t ng tác gi a các phân t ử ướ  n c và phân

ế ố ấ ắ ộ ế ộ ử ủ ề ặ t ế  c a b  m t ch t r n. Góc ti p xúc là m t bi n s  cho bi t đ  ghét/thích n ướ   c

ề ặ ỏ ơ ế ướ ớ ủ ề ặ c a b  m t. Khi góc ti p xúc nh  h n 90°, ta có b  m t thích n ơ c, l n h n 90°

ề ặ ướ ự ươ ế ữ là b  m t ghét n c (Hình 1.8). N u có s  t ng thích gi a phân t ử ướ  n c và

ử ấ ắ ề ặ ướ ươ phân t ch t r n ta có b  m t thích n c, càng t ế ng thích góc ti p xúc càng nh ỏ

ế ế ệ ượ ế ẽ ị ố ti n đ n tr  s  zero. Ng ượ ạ c l i, n u chúng "ghét" nhau ta s  có hi n t ng "đèn

ấ ệ ề ớ nhà ai n y sáng", các phân t ử ướ  n ấ ắ   c không giao thi p v i anh láng gi ng ch t r n;

ọ ướ ẽ ế ế ở ớ gi ơ   c s  co tròn và góc ti p xúc tr  thành góc tù. Khi góc ti p xúc l n h n t n

ề ặ ở ự ướ ạ 150°, b  m t tr  nên "c c ghét" n c (superhydrophobic). Gi ọ ướ t n c co l i thành

ư ườ ủ ế ế ả ấ hình c uầ  nh  ta th ế   ng th y trên ch o rán ph  Teflon, góc ti p xúc ti n đ n

ữ ệ ế ề ặ ấ 180°. Do di n tích ti p xúc gi a gi ọ ướ t n ỏ ự c và b  m t r t nh , s  bám dính không

ề ặ ị ộ ả x y ra, gi ọ ướ t n c di đ ng khi b  m t b  nghiêng.

ự ủ ả ạ ề ặ ử ơ S  kh o sát hình d ng c a gi ọ ướ t n ị c trên b  m t có l ch s  h n 200 năm.

ứ ổ ế ư ư ự ả ộ ơ Năm 1805, Young đã đ a ra m t công th c n i ti ng nh ng đ n gi n d a vào s ự

(cid:0) ự ạ ặ ế ằ cân b ng l c t i m t ti p giáp.

γSV = γLV cos θ + γSL

Ở ế ở ạ ằ ặ ẳ ộ đây, góc ti p xúc θ là góc tr ng thái cân b ng trên m t m t ph ng;

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 23

ượ ề ặ ủ ượ ề ặ ủ γSV là năng l ng b  m t c a ch t n n; ấ ề γLV là năng l ấ ỏ   ng b  m t c a ch t l ng

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ề ặ ứ ọ ượ ặ ế ữ ữ (còn g i là s c căng b  m t) và γSL là năng l ấ   ng gi a m t ti p giáp gi a ch t

ệ ữ

ự

ế

ượ

ề ặ

Hình 1.9. S  liên h  gi a góc ti p xúc theta và năng l

ng b  m t.

ọ ề n n và gi ấ ỏ t ch t l ng.

ả ượ ọ ườ ứ ữ ượ Gi n l c nh ng ch ng minh toán h c r m rà, năng l ng b  m t đ ề ặ ượ   c

ể ỏ ướ ị ề ặ dùng đ  ph ng đoán b  m t đó thích hay ghét n c. Theo đ nh nghĩa, năng l ượ   ng

ượ ộ ậ ệ ậ ệ ư ậ ể ẻ ề ặ b  m t là năng l ứ   ng dùng đ  "b  đôi" m t v t li u. Nh  v y, v t li u c ng

ư ươ ẽ ứ ế ế ứ ả ạ ầ nh  kim c ố ng s  đ ng đ u b ng, k  đ n là g m s , kim lo i và sau cùng là các

ộ ậ ệ ạ ả ượ ề ặ lo i polymer (B ng 1). M t v t li u có năng l ề ặ   ng b  m t càng cao thì b  m t

ạ ướ ậ ệ ư ủ c a nó l i càng thích n c. Ng ượ ạ c l i, các v t li u polymer nh  polyethylene

ị ố ở ụ ự ọ ố ả ệ ậ (b c nh a gia d ng) và Teflon có tr  s cu i b ng nên là các v t li u ghét

c.ướ n

ả ượ ề ặ ủ ậ ệ ụ B ng 1.1. Năng l ng b  m t c a các v t li u thông d ng

2)

ượ ề ặ ậ ệ V t li u Năng l ng b  m t (mJ/m

Kim c ngươ 9820

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 24

ạ B ch kim 2340

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

Đ ngồ 1670

Vàng 1410

S tắ 1360

Silicon 1240

B cạ 1140

K mẽ 830

ủ ủ ầ Silica (thành ph n chính c a th y tinh) 290

Sáp paraffin 50

Polyethylene 32

Teflon 16

ộ ọ ọ ấ ỏ ỏ M t quan sát quan tr ng khác là khi gi ọ ướ t n c (hay gi t ch t l ng) nh  lên

ề ặ ỗ ủ ể ố ề ỗ ủ ề ặ ồ b  m t l ộ i lõm hay b  m t r  c a m t th  x p (porous) có nhi u l th ng, góc

ẽ ế ư ậ ữ ế ổ ộ ế ti p xúc s  bi n đ i. Nh  v y, góc ti p xúc không nh ng tùy thu c vào năng

ề ặ ủ ị ả ưở ủ ề ặ ạ ở ượ l ấ ề ng b  m t c a ch t n n mà còn b   nh h ng b i mô d ng c a b  m t. Nói

ễ ể ự ồ ộ ề ặ ướ ướ m t cách d  hi u, s  l i lõm làm b  m t thích n c càng thích n ế   c (góc ti p

ề ặ ỏ ơ ướ ướ ế ơ xúc nh  h n) và b  m t ghét n c càng ghét n c (góc ti p xúc to h n). Lý

ế ủ ự ượ ề ệ thuy t c a Wenzel, Kossen và Cassie đã d  đoán đ c đi u này và thí nghi m đã

ổ

ợ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 25

ự ứ ượ ế th c ch ng đ c lý thuy t.

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ề ặ ồ

Hình 1.10. Gi

ọ ướ t n

c trên b  m t l

i lõm:

ạ

(a) D ng Wenzel

ạ

(b) d ng Cassie.

ủ ề ặ ị ướ Ứ ụ ự ế 1.3  ng d ng c a b  m t siêu k  n c trong th c t

3.

ữ ứ ầ ự ấ ướ ụ ữ ả Có nh ng  ng d ng c n s  không th m ề ờ ế t và ta ph i nh  đ n nh ng b

ặ ướ ề ặ ướ ư ủ m t "ghét" n c (hydrophobic). B  m t thích n ẽ ạ c nh  kim lo i, th y tinh s

ướ ề ặ ề ặ ả ỏ ộ làm n c ch y loang ra làm thành m t vũng nh  dính vào b  m t. B  m t ghét



ướ ạ ư ể ạ ộ ố ạ ướ n c làm cho n c co l i thành h t tròn gi ng nh  viên bi có th  di đ ng qua l i.

ế ị ế Thi t b  nhà b p:

ề ặ ủ ớ ả ướ Ch o rán ph  l p Teflon không dính là b  m t ghét n ụ c thông d ng trong



nhà b p.ế

ủ

ự

ế

ể

ơ

ở ữ

S n ph  lên mái nhà đ  tránh s  đóng tuy t vào mùa đông

ứ  nh ng x

l nh.ạ

ứ ườ

ơ

ẽ ậ

ể

ạ

ộ

S n các b c t

ng công c ng đ  tránh v  b y, lo n bút.

ơ

S n dùng cho xe.

ả ẽ ả

ơ

ế ượ

ề ả

ề

S n dùng trong ngành hàng h i s  gi

i quy t đ

ấ c nhi u v n đ  b o

ứ ấ ơ

ậ

ả

ơ

ố

ự trì thân tàu và làm gi m chi phí v n hành. Th  nh t, s n có c  năng ch ng s

ậ ở

ủ

ơ

đóng bám (anti­fouling) c a rong rêu, vi sinh v t

ứ  đáy tàu. Th  hai, s n làm

ứ ả

ủ ướ

ả

ế

ạ

ơ

ế

ệ

gi m s c c n (drag) c a n

c khi n tàu ch y nhanh h n và ti

t ki m nhiên

ế ượ

ệ

ứ ả ủ ướ ẽ ả

ờ ậ

ủ

li u. N u đ

ầ c ph  lên tàu ng m, s c c n c a n

c s  gi m và nh  v y âm

ộ ế

ế

ặ

ồ

ớ

thanh do s  tr

ự ượ ủ ướ ọ t c a n

c d c theo m t tàu b t đi ti ng  n ­ đây là m t y u

ự

ủ

ế

ầ

ọ

ố

t

ố ố  t

i quan tr ng cho s  thao tác và s ng còn c a chi c tàu ng m



S n:ơ

ổ

ợ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 26

ế ị Thi t b  y t ế :

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ủ ớ ượ ơ ợ ệ ứ L p ph  có "hi u  ng lá sen" còn đ ụ c áp d ng vào t ạ    s i cho các lo i

ướ ụ ụ ấ ọ ố ố ả v i ch ng n ự ế ậ ủ   c và r t quan tr ng trong các d ng c  y khoa ch ng s  k t t p c a



ẫ ậ ế t bào trong lúc ph u thu t.

Gi y:ấ

ử ụ ệ ể ằ ề ặ   B ng cách s  d ng công ngh  nano, các nhà phát tri n đã làm ráp b  m t

ộ ế ề ấ ồ ướ ạ ỏ ớ ằ gi y. Đây là m t ti n trình g m nhi u b ấ   c nh m lo i b  l p cellulose th m

ủ ớ ế ể ướ ở n c bên ngoài. Ti p theo, các nhà phát tri n ph  l p phim fluorocarbon dày

ề ặ ọ ẽ ấ ả ố ượ ả kho ng 100 nanomet trên b  m t gi y. Cu i cùng , h  s  thu đ ẩ   c s n ph m



ấ ố ướ siêu ch ng th m n c.

Ngành xây d ng:ự

ậ ệ ỗ ớ ủ ư ạ ủ ố   Ph  lên các v t li u nh  bê tông, ceramic, g ch, đá hay g , l p ph  ch ng

ấ ỏ ế ấ ọ ơ th m khi n cho ch t l ng bên trên phân thành gi ấ   t và r i ra ngoài thay vì ng m

ủ ế ắ ớ ố ổ vào bên trong. L p ph  hoàn toàn trong su t và không làm bi n đ i màu s c hay

ề ặ ủ ậ ệ ể ị ượ ệ ườ ế ấ k t c u b  m t c a v t li u. Nó có th  ch u đ c vi c lau chùi th ng xuyên và



ể ế ử ụ ề ớ ờ ớ có th  ti p xúc v i tia UV, v i th i gian s  d ng nhi u năm.

ệ ử ệ Linh ki n đi n t :

ệ ố ủ ệ ệ ơ Linh ki n c a h  th ng đi n c  vi mô (micro­electromechanical systems,

ệ ấ ệ ố ệ ứ ủ ế ầ MEMS) cũng c n đ n "hi u  ng lá sen". Linh ki n c u trúc c a các h  th ng này

ở ứ Ở ỡ ọ ượ ề ấ th  nguyên micromét. kích c  này, tr ng l ư   ng không còn là v n đ  nh ng

ệ ẽ ả ệ ắ ữ ự ự s  bám dính gi a các linh ki n s  x y ra làm s  thao tác trong vi c l p ráp tr ở

ủ ự ướ ắ ố ớ nên khó khăn. L p ph  c c ghét n c ch ng bám dính làm quá trình l p ráp tr ở

ề ặ ễ ướ ặ ố nên d  dàng. Ngoài ra, b  m t ghét n c còn có đ c tính gia tăng tính ch ng ma

ư ư ủ ệ ộ sát. Các linh ki n di đ ng, quay tí hon nh  bánh răng c a, piston c a MEMS

ư ể ầ ầ ờ ộ ơ ệ không th  bôi d u nh n nh  các linh ki n trong đ ng c  to. Chúng c n m t b ộ ề



ặ ự ướ ể ặ ố m t c c ghét n c đ  gia tăng đ c tính ch ng mài mòn.

Kính xe h i:ơ

ầ ử ủ ượ Nguyên lý c a nano kính xe ô tô là các ph n t nano khi đ ủ ẽ ấ   c ph  s  l p

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 27

ề ặ ỗ ủ ắ ườ ấ ượ ề ặ ế ầ đ y b  m t r  c a kính mà m t th ng không th y đ c, khi n b  m t kính

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ả ơ ố ủ ề ặ ự ớ ẵ tr n nh n, gi m t i đa l c hút c a b  m t kính v i các phân t ử ướ  n ế c khi n cho

ử ướ ự ạ ớ ậ ọ ướ ẽ ị các phân t c t n co l i v i nhau. Chính vì v y gi ỏ   c s  không b  lan t a t n

ặ ạ ể ẽ ị ữ trên bè m t kính, mà co l i thành nh ng viên bi tròn, khi xe di chuy n s  b  gió

ầ ổ th i bay đi, giúp tăng t m quan sát, nâng cao an toàn.

Công d ng:ụ

(cid:0) ạ ướ ế ầ ạ Tăng t m nhìn, h n ch  dùng g t n ư c m a

(cid:0) ả ạ ố Ch ng khúc x , gi m chói khi lái xe ban đêm.

(cid:0) ắ ố ỏ Ch ng m i m t, giúp lái xe an toàn

(cid:0) ệ ả ị ố ở ạ B o v  kính không b kính tr  l i

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 28

(cid:0) ề ặ ấ ẩ ụ ễ ệ ả Gi m bám b i trên b  m t kính, d  dàng v  sinh ch t b n.

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

Ầ ƯƠ Ề Ặ Ị ƯỚ Ạ PH N 2. CÁC PH NG PHÁP T O B  M T SIÊU K  N C

4.

ư ở ề ặ ị ướ ế ầ ườ Nh  đã trình bày ph n lý thuy t thì b  m t siêu k  n c th ng có đ ộ

ạ ợ ướ ấ ế ỏ ề đ ồ g  gh cượ   t o thành b ngằ   các s i kích th ớ   c r t nh  nên góc ti p xúc v i

ượ ề ặ ệ ượ ỏ ự ướ ớ n c l n và năng l ng b  m t nh . Chính vì các hi n t ng t nhiên quan sát

ứ ể ươ ề ặ ạ nên các nhà nghiên c u đã tìm hi u ph ng pháp t o ra các b  m t siêu k  n ị ướ   c

ề ặ ạ ợ ằ b ng cách t o trên b  m t các s i nano hay micro.

ậ ệ ườ ượ ế ạ ươ V t li u micro, nano th ng đ ằ c ch  t o b ng hai ph ng pháp:

 Ph

ươ ừ ố ươ ạ ạ ng pháp t trên xu ng ( top­down): là ph ng pháp t o h t kích th ướ   c

ừ ạ ướ ớ ơ nano t các h t có kích th c l n h n.

ể ế ể ế ỹ Nguyên lý: dùng k  thu t ậ nghi nề  và bi n d ng ố ớ   ạ  đ  bi n v t li u th  kh i v i ậ ệ

ỡ ạ ứ ạ ướ ươ ổ t ch c h t thô thành c  h t kích th c nano. Đây là các ph ơ   ng pháp đ n

ể ế ẻ ề ư ề ệ ả ấ ả ạ ậ ệ   gi n, r  ti n nh ng r t hi u qu , có th  ti n hành cho nhi u lo i v t li u

ướ ươ ạ ượ ử ụ ớ ớ v i kích th ớ c khá l n. Ph ế ng pháp bi n d ng đ c s  d ng v i các k ỹ

ệ ự ế ể ạ ằ ạ ậ ặ thu t đ c bi ự ớ t nh m t o ra s  bi n d ng c c l n (có th  >10) mà không làm

ể ượ ừ ề ộ ỉ phá h y v t li u. ủ ậ ệ Nhi t đệ ộ có th  đ c đi u ch nh tùy thu c vào t ng tr ườ   ng

ế ệ ộ ơ ớ ệ ộ ế ạ ợ ụ ể h p c  th . N u nhi t đ  gia công l n h n nhi t đ  k t tinh l i thì đ ượ ọ   c g i

ế ượ ế ạ là bi n d ng nóng , còn ng ượ ạ c l i thì đ ọ c g i là ạ bi n d ng ngu i ộ . K t quế ả

ượ ậ ệ ề ề ặ ớ ộ thu đ c là các v t li u nano m t chi u (dây nano) ho c hai chi u (l p có

ề chi u dày nm).

 Ph

ươ ươ ạ ng pháp t ừ ướ  d i lên ( bottom­up): là ph ng pháp hình thành h t nano t ừ

ử ỏ ươ ượ các nguyên t , ion (nh ). Ph ng pháp t ừ ướ  d i lên đ ạ   ể ấ c phát tri n r t m nh

ấ ượ ẽ ộ ủ ả ầ ớ ẩ m  vì tính linh đ ng và ch t l ố ng c a s n ph m cu i cùng. Ph n l n các

ệ ượ ế ạ ừ ươ ậ ệ v t li u nano mà chúng ta dùng hi n nay đ c ch  t o t ph ng pháp này.

ươ ể ươ ươ Ph ng pháp t ừ ướ  d i lên có th  là ph ng pháp v t lýậ , ph ng pháp hóa h cọ

ặ ế ợ ả ho c k t h p c  hai.

(cid:0) ươ ươ ậ ệ ạ ừ ử Ph ậ ng pháp v t lý: là ph ng pháp t o v t li u nano t nguyên t ặ    ho c

ử ể ệ ậ ượ ạ ể chuy n   pha .   Nguyên   t đ   hình   thành   v t   li u   nano   đ c   t o   ra   t ừ

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 29

ươ ậ ệ ồ ph ng pháp v t lý: ố b c bay nhi ệ  (đ tố , phún xạ, phóng đi n h  quang t ).

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ươ ậ ệ ể ượ ồ Ph ng pháp chuy n pha: v t li u đ ộ ớ ố   c nung nóng r i cho ngu i v i t c

ể ượ ạ ị ử ộ đ  nhanh đ  thu đ c tr ng thái vô đ nh hình ,  x  lý nhi ể ả ệ   đ  x y ra t

ể ươ ộ ị chuy n pha vô đ nh hình ­ tinh th  ( ế ể k t tinh ) (ph ng pháp ngu i nhanh ).

ươ ậ ườ ượ ể ạ ạ Ph ng pháp v t lý th ng đ c dùng đ  t o các h t nano, màng nano.

(cid:0) ươ ọ ươ ệ ạ ừ Ph ng   pháp  hóa   h c:  là   ph ậ ng  pháp  t o  v t  li u  nano  t các   ion.

ươ ể ặ ấ ạ ọ ộ Ph ậ   ng pháp hóa h c có đ c đi m là r t đa d ng vì tùy thu c vào v t

ệ ụ ể ườ ổ ỹ ế ạ ả ậ ợ li u c  th  mà ng i ta ph i thay đ i k  thu t ch  t o cho phù h p. Tuy

ể ạ ẫ ươ ọ nhiên, chúng ta v n có th  phân lo i các ph ng pháp hóa h c thành hai

ệ ạ ậ ươ lo i: hình thành v t li u nano t ừ pha l ngỏ   (ph ng pháp ế ủ ,  sol­ k t t a

ệ ươ ể ạ gel,...) và t ừ pha khí (nhi t phân ,...). Ph ạ   ng pháp này có th  t o các h t

ố ộ nano, dây nano,  ng nano, màng nano, b t nano,...

ươ ự ừ Ngoài ra còn có ph ng pháp d a trên s  k t h p c a ự ế ợ ủ  c  haiả t ố  trên xu ng và

ỹ ạ ệ ừ ướ t  d i lên k  thu t ậ  nh  phư ị ủ dung d ch polymer , tách pha và m  đi n. Trong các

ươ ể ở ộ ố ổ ợ ph ng pháp k  trên ể  đây chúng tôi đã tìm hi u và t ng h p m t s  ph ươ   ng

ườ ề ặ ể ạ ị ướ ướ pháp th ng dùng đ  t o b  m t siêu k  n c d i đây.

ắ 2.1 Quang kh c (lithography)

1.

1.1.

ươ ế ổ 2.1.1 Lý thuy t t ng quan ph ắ ng pháp quang kh c

ậ ử ụ ệ ắ ỹ ẫ   Quang kh c hay lithography là k  thu t s  d ng trong công ngh  bán d n

ệ ậ ệ ạ ằ ế ủ ậ ệ ệ ớ và công ngh  v t li u nh m t o ra các chi ti t c a v t li u và linh ki n v i hình

ướ ứ ạ ử ụ ằ ị ạ d ng và kích th ệ   c xác đ nh b ng cách s  d ng các b c x  (ánh sáng, chùm đi n

ề ặ ể ạ ấ ả ủ ế ả ổ ầ   ử t …) làm bi n đ i các ch t c n quang ph  trên b  m t đ  t o ra hình  nh c n

ự ế ữ ế ậ ệ ủ ậ ỹ ạ t o. Trên th c t , thu t ng  ti ng Vi t c a các k  thu t này không đ ượ ầ ủ   c đ y đ ,

ỉ ọ ắ ườ ượ ể ặ ị ế n u ta ch  g i “quang kh c” thì th ng đ c m c đ nh hi u là lithography s ử

ậ ử ụ ế ọ ỹ ụ d ng ánh sáng (ti ng Anh g i là photolithography), còn k  thu t s  d ng chùm

ệ ử ườ ượ ị đi n t (electron beam lithography – EBL) th ng đ ắ   c d ch thô là “quang kh c

ệ ử ư ư ữ ế ệ ậ ọ   chùm đi n t ”. Nh ng đ n hi n nay cũng ch a có thu t ng  chính xác, nên m i

ườ ứ ạ ế ớ ng i c  t m dùng ti ng Anh v i photolithography và electron beam lithography

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 30

(EBL).

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ể ả ộ ả ử ụ ư Quy trình lithography chung có th  mô t nh  sau: s  d ng m t c n quang

ạ ậ ệ ữ ơ ế ạ ộ ọ (là m t lo i v t li u h u c  nh y quang, ti ng Anh g i là resist – photoresist, e­

ậ ệ ẵ ớ ầ ạ ủ ủ ế ỏ beam resist) ph  lên phi n đã có s n l p màng m ng c a v t li u c n t o linh

ứ ạ ượ ệ ệ ầ ạ ặ ạ ủ ế ạ ki n, b c x  đ c chi u qua m t n  mang hình d ng c a linh ki n c n t o, quá

ấ ả ả ứ ướ ổ ế   trình này làm thay đ i tính ch t c n quang do ph n  ng quang hóa. B c ti p

ữ ử ẽ ấ ộ ọ ơ ị theo s  dùng m t dung d ch h u c  khác (g i là ch t tráng r a – developer) cho

ầ ả ử ữ ố phép r a trôi nh ng ph n c n quang không mong mu n (do quá trình quang hóa b ị

ặ ạ ả ể ạ ệ ế ế ấ ổ ố ệ   bi n đ i tính ch t) đ  t o thành m t n  b o v  trên phi n. Cu i cùng, linh ki n

ướ ủ

ắ ử ụ

ệ

Hình 2.1. Các b

c c a công ngh  quang kh c s  d ng ánh sáng (photolithography).

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 31

ờ ẽ ượ ạ s  đ c t o ra nh  các quá trình ăn mòn.

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ự ự ượ ả ỹ ậ Vào kho ng năm 1951, k  thu t photolithography th c s  đ ệ   c hoàn thi n

ấ ả ư ử ệ ể ị ớ v i vi c phát tri n các hóa ch t c n quang, các dung d ch tráng r a cũng nh  các

ớ ộ ủ ả ủ ậ ỹ k  thu t quay ph  cho phép ph  c n quang v i đ  chính xác cao nên ph ươ   ng

ậ ệ ụ ứ ặ ộ ọ ệ pháp này  ng d ng r ng rãi trong khoa h c v t li u, đ c bi t là trong công ngh ệ

bán d n.ẫ

ể ể ự ỳ ơ ắ ươ ả Ta có th  hi u c c k  đ n gi n là quá trình quang kh c t ng t ự ư ệ    nh  vi c

ụ ả ẽ ạ ả ạ b n ch p  nh lên phim, sau đó tráng phim s  cho b n hình  nh âm trên phim

ẽ ạ ỏ ủ ề ệ ệ ả ữ   chính là hình  nh 2 chi u c a linh ki n, sau đó, vi c ăn mòn s  lo i b  nh ng

ứ ạ ử ụ ạ ẽ ạ ầ ố ph n không mong mu n. Tùy b c x  s  d ng mà b n s  có cách t o ra m t n ặ ạ

khác nhau.

1.1.1.

ắ ằ 2.1.1.1 Quang kh c b ng ánh sáng

(Photolithography)

ậ ỹ ử ạ ể ế ả ử ụ K  thu t này s  d ng ánh sáng t ặ    ngo i đ  chi u hình trên c n quang đ c

ệ ặ ạ ể ạ ủ ệ ệ ả ẫ bi ả   t là công ngh  bán d n. Và m t n  đ  t o ra hình  nh c a linh ki n trên c n

ổ ế ủ ủ ạ ạ ắ   quang là th y tinh th ch anh có ph  kim lo i (ph  bi n là chromium, Cr) có kh c

ủ ệ ượ ự ế ị ọ hình c a linh ki n và quá trình quang hóa đ ệ c th c hi n trên thi t b  g i là mask

ổ

ợ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 32

́ ướ ể ở aligner theo mô hnh d ủ i đây. Các quy trình c a nó có th  theo 2 cách hình .

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ậ ệ

ỹ

Hình 2.2. Nguyên lý k  thu t h  photolithography ­ Quá trình mask alignment.

ế ệ ế ị ử ụ ườ ị ớ ạ Ta bi t là các h  thi t b  s  d ng ánh sáng th ng b  gi ệ   ở i h n b i hi n

ễ ạ ị ượ ể ế ộ ượ t ng nhi u x  và photolithography cũng b  nh c đi m này. Vì th  mà đ  phân

ả ủ ỉ ằ ỉ ố gi ạ i c a lithography ch  n m trong ph m vi vài trăm nanomet, hay nó ch  t ấ   t nh t

ế ớ ỡ ệ ẽ ấ ở cho các chi ti t l n c  1 micromet tr  lên. Có nghĩa là các c u ki n nano s  không

ể ượ ế ạ ớ ả ậ ệ ể ạ th  đ c ch  t o v i photolithography. Gi i pháp đ  t o ra v t li u vài nano là

ử ụ s  d ng chùm đi n t ệ ử .

1.1.2.

ệ ử ắ 2.1.1.2 Quang kh c chùm đi n t (Electron beam

lithography – EBL)

ư ử ế ề ầ ố N u xét v  quy trình x  lý thì EBL cũng g n gi ng nh  photolithography

ặ ạ ạ ư ế ẳ ạ ậ ộ ở (Hình 2.1) nh ng b  ph n chi u x  và m t n  t o hình tr  nên khác h n. Chùm

ệ ử ướ ể ộ ụ ự ế ễ ắ đi n t có b c sóng c c ng n vì th  chúng d  dàng có th  h i t ể    thành đi m

ạ ộ ỏ ả ệ ử ự c c nh , cho phép t o ra đ  phân gi ơ ữ i siêu cao. H n n a, chùm đi n t có th  d ể ễ

ờ ệ ố ự ề ể ể ộ ế   dàng đi u khi n nh  h  th ng cu n dây lái tia, do đó chúng có th  quét tr c ti p

ề ặ ả ể ạ ứ ầ ạ ả ố trên b  m t c n quang đ  t o ra b c hình b n mu n mà không c n ph i dùng

ấ ỳ ộ ệ ố ặ ạ ơ ọ ề ầ ấ ế đ n b t k  m t h  th ng m t n  c  h c nào. Đi u c n duy nh t là thi ế ế  t k

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 33

ụ ư ề ệ ầ ạ ố ờ m ch linh ki n mình mu n nh  các ph n m m chuyên d ng và đ a vào máy tính

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ẽ ử ụ ể ề ứ ể ề ể ộ đi u khi n. Máy tính s  s  d ng b c hình này đ  đi u khi n cu n lái tia quét

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 34

ự ư ạ ươ t ng t nh  TV t o hình trên màn hình.

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ộ ệ

ủ

ệ

ấ

Hình 2.3. C u trúc m t h  beam writer c a công ngh  EBL.

ộ ệ ườ ượ ọ ầ ấ M t h  EBL (cũng th ng đ ố   c g i là beam writer) có c u trúc g n gi ng

ệ ử ướ ế ầ ươ ớ v i m t ể ộ   kính hi n vi đi n t quét . Các b c ti n hành ban đ u cũng t ng t ự

ể ạ ả ư ệ ứ ệ ạ ố ấ nh  vi c b n làm vi c trên SEM, t c là cũng focus đ  t o  nh t t nh t trên b ề

ề ặ ặ ủ ệ ử ẽ ư ứ ế ẫ ẫ m t c a m u. Nh ng n u ta focus trên b  m t m u, t c là chùm đi n t s  phá

ế ệ ấ ả ấ ượ ế ằ ệ ủ h y m t ch t c n quang resist, vì th  vi c này đ c thay th  b ng vi c focus

ộ ề ặ ề ặ ẫ ớ ể ẩ ạ trên m t b  m t kim lo i chu n khác và sau đó di chuy n b  m t m u t i cùng

ế ậ ế ố ợ ộ đ  cao đó. Sau khi thi ạ ả   t l p các thông s  thích h p cho quá trình chi u x  c n

ẽ ự ệ ệ ạ ọ ả   quang (quá trình này g i là alignment), b n s  th c hi n vi c ghi hình trên c n

ề ậ ấ ọ ơ ớ   quang   (g i   là   quá   trình   exposure).   Quá   trình   này   ch m   h n   r t   nhi u   so   v i

ấ ủ ẩ ả ộ ấ   photolithography. Đây cũng là m t lý do đ y giá thành s n xu t c a EBL lên r t

ư ế ị ộ ệ ắ ơ ệ ệ ế cao (ch a nói đ n giá thành thi t b  m t h  EBL công nghi p đ t h n h  mask

1.1.3.

ấ ả ủ ầ aligner c a photolithography g p c  trăm l n).

ả 2.1.1.3 C n quang

ế ủ ể ắ ả ầ ộ ự   C n quang là m t ph n không th  thi u c a quang kh c, đóng vai trò c c

ế ị ấ ượ ọ ấ ữ ủ ắ ợ ỳ k  quan tr ng quy t đ nh ch t l ng c a quang kh c. Đây là h p ch t h u c ơ

ấ ướ ự ủ ụ ả ổ polymer có kh  năng thay đ i tính ch t d ặ ứ   i s  tác d ng c a ánh sáng ho c b c

ổ

ợ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 35

ấ ở ể ệ ả ặ ơ ị ổ ạ ự x , s  thay đ i tính ch t đây th  hi n kh  năng b  hòa tan ho c tr  trong dung

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ạ ả ử ể ả môi tráng r a.  Có th  phân ra hai lo i c n quang chính là c n quang d ươ   ng

ả ứ

ấ

ở

ọ Hình 2.4. C u trúc hóa h c và ph n  ng quang hóa

PMMA do chi u x

ế ạ.

ả (positive resist) và c n quang âm (negative resist).

ả ươ ể ị ử ạ ả ế C n quang d ứ   ng là lo i c n quang có th  b  r a trôi sau khi chi u b c

ả ươ ể ấ ạ x . C n quang d ấ   ng đi n hình nh t là PMMA (polymethylmetacrylate) có c u

ư ở ọ ứ ẽ ượ ế ế trúc hóa h c nh ạ ả  hình v  trên. Lo i c n quang th  hai đ c bi ả   t đ n là c n

ư ử ấ ặ ị ị quang âm, nó là ch t m c đ nh b  hòa tan trong dung môi tráng r a nh ng sau khi

ạ ẽ ừ ế ế ả ạ ầ ị ị ị b  chi u x  thì ph n b  chi u x  s  không b  hòa tan. Tùy t ng c n quang mà s ẽ

ư ỗ ạ ả ữ ử ấ ấ có nh ng ch t tráng r a và ch t hòa tan khác nhau, cũng nh  m i lo i c n quang

ể ộ ả có th  cho đ  phân gi i khác nhau.

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 36

ộ ố ạ ả ộ ả ả ủ B ng 2.1. M t s  lo i c n quang và đ  phân gi i c a chúng.

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

1.2.

ệ ạ ề ặ ị ướ ằ ươ 2.1.2 Công ngh  t o b  m t siêu k  n c b ng ph ng

pháp quang kh cắ

ị ướ ứ ề ặ ứ ọ Khi   nghiên   c u   b   m t   siêu   k   n ụ   c,   các   nhà   khoa   h c   đã   ng   d ng

ươ ắ ể ạ ậ ệ ỹ ph ề ặ ng pháp quang kh c đ  t o b  m t nano cho v t li u siêu k  n ậ   ị ướ  K  thu t c.

ợ ự ể ấ này  có l i th  là ế   cho phép  s  ki m soát c u trúc và hình thái h c c a ề ặ   ọ ủ   b  m t.

ươ ữ Theo ph ng pháp này các b  m t ớ ề ặ  khuôn m uẫ  v i nh ng thanh c t ộ  tròn, vuông,

ườ ề ch m  ấ ngôi sao, ch m  ấ vuông  v iớ   đ ng kính , chi u cao, ả và kho ng cách khác

ượ ả ắ ể ề ấ ọ ố nhau đ c tìm hi u. Đi u quan tr ng là ph i n m rõ m i quan h  gi a ệ ữ  c u trúc

ạ   và tr ng thái ề ặ .  ướ ủ  b  m t t c a

ấ ấ ầ Theo Bhushan đ  ể ch  t oế ạ  c u trúc ằ   mirco, nano và phân t ng c u trúc b ng

ấ ạ ả b n sao trên b  m t ề ặ  silicon siêu nhỏ thì s  d ng ộ ử ụ m t lo i nh a ự  epoxy. C u trúc

ượ ạ ở nano sau đó đã đ c t o ra b i ankan (n­hexatriacontane) k t quế ả hình thành c uấ

ỉ ệ ứ ậ trúc t  l ầ  đôi phân t ng th  b c.

ả ỉ ệ Còn tác gi ạ  Shieh t o b  m t ề ặ  siêu k  n ớ ấ ị ướ  v i c u trúc t  l c đôi mirco /

ươ ớ ề ặ ướ ằ nano b ng ph ng pháp quang kh cắ  v i b  m t t và ăn mòn hóa, tác gi ả chế

ố ở ượ ắ t oạ  m tộ  b  m t ề ặ  Si siêu k  n ặ ị ướ  đ c tr ng ư  b i các m ng ả   ng nano đ c ế   c s p x p

ậ ự ư ượ ằ tr t t ỏ  nh  đám c  nano. Các ố   ng nano đ c ch  t o ế ạ  b ng cách s  d ng ử ụ  ph ngươ

ắ ế pháp quang kh c (e­beam) và  kh cắ   khô, ti p theo là ể ạ   kh cắ   hydro  plasma  đ  t o

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 37

ỏ ố ượ ử thành các nanograss (đám c  nano) trên b  m t, ề ặ  cu i cùng ề ặ đ , b  m t ớ   c x  lí v i

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ề ặ ả ổ ị CHF3 plasma. Các b  m t này kh  năng k  n ạ ị ướ cao, tr ng thái  n đ nh c , góc ti pế

xúc l nớ  và ma sát th pấ .

ươ ắ ượ Ph ng pháp quang kh c photolithography cũng đ ể ạ   ứ c nghiên c u đ  t o

ề ặ ề ặ ẫ ả ố ỡ các m ng  ng kích c  micro/nano tr t t ậ ự trên b  m t. M u b  m t nano đ cượ

ạ ươ ươ hình thành b iở  h t nano b cạ  theo ph ng pháp mạ. Ph ng pháp này cho phép để

ượ ị ướ ấ có đ c m t ộ  c u trúc phân t ng ầ  b  m t ề ặ  siêu k  n c.

ộ ỹ ượ Kh cắ  keo là m t k  thu t ậ  ngày càng đ c quan tâm trong ch  t o ấ ế ạ  c u trúc

ề hai chi u và ba chi uề . Quá trình này s  d ng ử ụ  các h tạ  hòa tan đ  lo i b  m u. ể ạ ỏ ẫ  Bề

ị ướ ượ ị ự ạ ẩ ợ m tặ  siêu k  n c đ ỗ c chu n b  d a trên h n h p các h t nano polystyrene (PS­

ỗ ợ NP) / PMMA (Poly Methyl MethAcrylate). H n h p này đ ượ  ph  lênủ c ộ ả    m t b n

ủ ượ ằ ọ th y tinh và sau đó PS­NPs d  ư đ c lo i b ạ ỏ. H  quan sát th y ệ ử ụ   ấ  r ng vi c s  d ng

ế ấ 400 nm PS­NP, b  m t ề ặ cho th y m t ộ  góc ti p xúc n cướ  cao 170o.

ệ ộ ườ Theo m t tài li u khác thì ng i ta dùng kim lo i ạ b cạ   ph  lênủ ộ ớ     m t l p

ử ụ ề ặ đ nơ  PS. Sau đó, s  d ng ị dung d ch PVA đúc trên b  m t và s y ấ khô. Sau đó lo iạ

ằ ộ ớ ư ậ ỏ PS b ng hòa tan trong THF và nh  v y hình thành m t l p màng m ng có c uấ

ạ ế trúc phân c pấ  đôi làm b ngằ  các h t nano b cạ  trên PVA. Sau khi bi n tính ề ặ    b  m t

ế ấ v iớ  1H, 1H, 2H, 2H­perfluorodecanethiol, b  m t ề ặ cho th y m t ộ  góc ti p xúc n cướ

kho ngả  153o và góc tr tượ  nh  h n ỏ ơ  3o.

ể ả ừ ặ Đ  s n xu t ấ  các b  m t ề ặ  siêu k  n ị ướ  t c các v t li u ậ ệ   a n ư ướ  ho c các b c ề

ấ m tặ  k  d u ị ầ  từ v t li u ậ ệ   a d u ự ệ ư ầ , s  hi n di n c a ệ ủ  các c u trúc lõm trên b  m t ề ặ  là

ọ ề ặ ị ướ ị ầ ớ ộ ấ ấ r t quan tr ng. B  m t siêu k  n c và k  d u v i m t c u trúc phân c p  ấ ba

ả ấ c ượ s n xu t trên đ PMMA s  d ng ử ụ  vi h tạ  PS . Các h tạ  micro PS đã đ cượ  ph  lênủ

ươ ư ọ ượ t mấ  PMMA b iở   ph ng pháp ph ủ quay. H t ạ PS  micro  ng ng đ ng đ ằ   c b ng

ươ ắ ộ ờ ề ph ng pháp kh c p lasma (oxy). Tùy thu c vào th i gian kh cắ , chi u cao và m tặ

ườ ắ c t ngang đ ng kính c a ủ  tr  c t ụ ộ  nano đã đ ể cượ  ki m soát .

ố ớ ứ ạ ỹ Đ i v i các  ng d ng ụ  quang h c,ọ  kh cắ  keo là m tộ  k  thu t ậ  c nh tranh để

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 38

ề ả ấ ố ch  t o ế ạ   ra c u trúc ba chi u tr t t ể ậ ệ ậ ự. Đ  v t li u có th ể ch ng ph n x ạ  trong

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ệ ề ả ộ ượ ậ vùng c n quang ạ ồ h ng ngo i (NIR) và c i thi n đ  truy n thì b  m t ề ặ  đ ẩ   c chu n

ị ướ

Hình 2.5. X  lýử  đ  t oể ạ  b  m t

ề ặ  siêu k  n

c micro

Ghi chú:

ị ướ

(a) B

ướ ử  đ  t oể ạ  b  m t

c x  lý

ề ặ  siêu k  n

c micro

: (I) Phún xạ vàng; (II) AZ5214

ả

ộ

ớ l p c n quang

, (III) L p  ớ ch ngố   l

t, r a

ử   (IV)  Kh cắ   vàng;  (V)  DRIE  (kh cắ

ớ

ph n  ng

ả ứ  ion ) quá trình plasma; (VI) Bóc vàng và l p ph

ủ Teflon.

Ố

ượ

ạ ỏ ằ

ắ

(a’)  ng nano v i

ớ  m t nặ ạ Au và đ

c lo i b  b ng kh c axit

ướ . t

Ố

ượ ắ ế

ạ

(b)  ng micro đ

c s p x p sau khi

kh cắ  keo h t PS

1 μm trên PMMA và 1 phút

ắ

kh c plasma

oxy.

ấ

(c) C u trúc 3D c a

ủ  b  m t

ề ặ  sau 9 phút c aủ  RIE.

(d) C  c u

ơ ấ nano hình nón b  m t

ề ặ  silic đã nung ch yả  quy mô là 200 nm.

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 39

ấ ằ ượ ả bị kh c ắ keo b ng h t c u ạ ầ  nano PS trên t m silica đ c nóng ch y.

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ủ ươ M ngả  hai chi uề  c a các h t ạ  PS đã s  d ng ử ụ  ph ng pháp kh cắ  ion ph nả

ế ằ ngứ  b ng cách s  d ng ỗ ử ụ  h n h p c a ợ ủ  Au và CF4 là khí cho quá trình. K t qu  b ả ề

ư ự ặ m tặ   đã đ cượ   đ c tr ng b i ở   s  hình thành các m ngả   silica  có hình d ngạ ,  chi uề

ườ ụ ộ ờ cao, đ ng kính và ph  thu c vào th i gian kh cắ . Các b  m t ề ặ  cho th y đấ ộ truy nề

ấ ả ố cao trong khu v cự  NIR và có tính ch t ch ng ph n x ạ ạ. Bên c nh đó, b  m t ề ặ  này

ổ cũng có tính siêu k  n ị ướ  sau khi b  sung c fluorosilane.

ứ Các  ng d ng ụ   quang h c,ọ   kh cắ   giao thoa  quang h c (ọ ho c  ặ kh cắ   n i baổ

ộ ỹ ồ chi uề ) là m t k  thu t ấ ậ  h p d n ẫ . Theo Accardo và đ ng nghi p, ệ  đ  ể chu n bẩ ị bề

ị ướ ớ ộ ề ằ m tặ  siêu k  n ằ c b ng PMMA  v i đ  truy n quang và tia X cao b ng ph ươ   ng

ứ ề pháp kh cắ  quang h c vàọ kh cắ  ion ph n  ng ả ứ  (RIE). B  m t ề ặ  n n ch a micro và các

ố ẫ ế ng nano, s i ợ nano phân ph iố  ng u nhiên (Hình 2.5.a, 2.5.a'). Góc ti p xúc n cướ

ớ ộ ậ ữ ề ặ  cao như 170o v i m t góc b  m t tr tượ  nh  5ỏ o. S  d ng ỹ ử ụ  k  thu t này, ề    nh ng n n

ể ạ ượ ấ ề ủ ằ 3D khác nhau có th  đ t đ c trên ch t n n th y tinh b ng cách thay đ i ổ  góc t iớ

ả c aủ  tia laser. Sau khi r aử  ch tấ  c n quang , các tính năng 3D đ cượ  kh cắ  b iở  x  lýử

4.

ằ ả ứ plasma ion ph n  ng b ng khí CF

ấ ộ ủ C u trúc và đ ộ ướ  c aủ  b  m t ụ ề ặ  là ph  thu c vào t c a góc t ớ  c aủ  tia laser i

ượ ờ và th i gian kh cắ . B  m t ề ặ  dính cao siêu k  n ị ướ  đã thu đ c c v i ớ  góc t iớ  0,8o sau

ả ứ ặ ạ ế ạ ắ 18 phút RIE (kh c ion ph n  ng) . M t khác , b  m t ề ặ  đ t đ n tr ng thái nh  lá ư sen

sau khi 9 phút RIE (Hình 2.5.c).

ự ả ạ ố Park và các công s   cũng đã thi ế ế ề ặ  silica ch ng ph n x  có đ t k  b  m t ộ

ấ truy nề   cao  v i n n ớ ề   silica  có c u trúc nano th  hi n ể ệ   tính năng  hình nón  b ngằ

ươ ị ướ ph ng pháp kh cắ . Các b  m t ề ặ  như chu n bẩ ị có tính siêu k  n c sau khi l ngắ

ể ọ đ ng h i ơ  hóa h c c a ọ ủ  1H, 1H, 2H, 2H­perfluorodecyltrichlorosilane. Đ  có đ ượ   c

ả độ quang h cọ  t ố ơ  m u ẫ silic đã nung ch yả  c  hai m t t h n, ề ặ ặ . Các b  m t này đ t đ ạ ộ

ạ ộ ướ truy n   ề tuy t v i, ả ệ ờ  ph n x  th p ạ ấ trên m t ph m vi r ngộ  c aủ  góc t iớ , b c sóng ,

ạ và tr ng thái phân c c ự  có liên quan tính siêu kị n cướ  (Hình 2.5.d).

ộ ươ Trong khi đó, Kang và các công sự đã phát tri n ể m t ph ng pháp thay đ iổ

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 40

ạ ằ ỹ ề ặ  b ng k  thu t b  m t ắ ậ  kh c m m ề  t o các khuôn micro trong mao m ch ề ặ   ạ . B  m t

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ị ướ ộ ế ớ siêu  k   n c   là   m t   màng   anod  ôxit ộ     nhôm  (AAO)  sau  khi   bi n   tính  v i   m t

ượ ử ụ ặ ạ ẫ fluorosilane. M tộ  khuôn PDMS đ c s  d ng nh ư m t n  cho m u b  m t ề ặ  siêu

ặ ượ ạ đ ị ướ   AAO.  Sau   khi   ngâm,   m t   n   k   n c cượ   l t   raộ ề ,  b   m t ặ   đ ổ c   b   sung

ượ ổ

Hình 2.6. B  m t

ề ặ  đ

c b  sung

polydopamine.

ả

ẫ

(a) TOF­SIMS hình  nh c a

ủ  khuôn m u b  m t

ề ặ  siêu k  n

ị ướ  polydopamine,

c

quy mô là 100 μm

ề ặ ướ

ậ ệ

ị ướ ấ

(b) B  m t

t trên v t li u siêu k  n

c c u trúc mirco.

ị ướ ể ệ polydopamine th  hi n tính siêu k  n c và dính cao (hình 2.6)

ệ ạ ề ặ ị ướ ằ ươ 2.2 Công ngh  t o b  m t siêu k  n c b ng ph ng pháp sol­

2.

gel

2.1.

ế ổ 2.2.1 Lý thuy t t ng quát

ươ ậ ể ạ ộ ố ả ộ ỹ ọ Ph ẩ   ng pháp hóa h c sol­gel là m t k  thu t đ  t o ra m t s  s n ph m

ố ở ấ ạ ộ ườ có hình d ng mong mu n c p đ  nano. Quá trình sol­gel th ế   ng liên quan đ n

ữ ử ẽ ị ủ ạ ướ ữ ề nh ng phân t alkoxit kim lo i mà chúng s  b  th y phân d ệ   i nh ng đi u ki n

ả ứ ữ ư ể ạ ớ ượ đ ấ c ki m soát và ngay sau đó nh ng ch t này ph n  ng v i nhau t o ng ng t ụ

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 41

ế ầ ạ ạ ể đ  hình thành liên k t c u kim lo i­oxi­kim lo i.

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ả ứ ượ ừ ể ạ ứ ố Ph n  ng sol­gel đã đ c quan tâm t năm 1800 đ  t o g m s  và đ ượ   c

ứ ộ ầ ựơ ứ ụ ộ nghiên c u r ng rãi vào đ u năm 1970, ngày nay sol­gel đ c  ng d ng r ng rãi

ọ ờ ố trong khoa h c đ i s ng

2.1.1.

ị 2.2.1.1 Đ nh nghĩa quá trình sol–gel

ế ộ ổ M t cách t ng quát, quá trình sol–gel là 1 quá trình liên quan đ n hóa lý

ộ ệ ố ể ừ ạ ỏ ổ ủ ủ ự c a s  chuy n đ i c a m t h  th ng t precursor thành pha l ng d ng sol sau đó

ắ ạ ạ t o thành pha r n d ng gel theo mô hình precursor­ sol­ gel.

2.1.2.

ơ ả ữ ệ 2.2.1.2 Nh ng khái ni m c  b n :

­

ầ ử ữ ể ạ ạ ầ ữ  ban đ u đ  t o nh ng h t keo. Nó đ ượ ạ   c t o Precursor: Là nh ng ph n t

ừ ố ạ ượ ữ ở thành t các thành t kim lo i hay á kim, đ c bao quanh b i nh ng ligand khác

ữ ơ ể ấ ạ ạ ơ nhau. Các precursor có th  là ch t vô c  kim lo i hay h u c  kim lo i.

ứ ủ Công th c chung c a precursor: M(OR)x

nH2n+1

ứ ạ ớ V i: M: kim lo i, R: nhóm ankyl có công th c C

ậ ệ ầ ứ ể ạ   Tùy theo v t li u c n nghiên c u mà M có th  là Si, Ti, Al ...hay kim lo i

ơ ư hũu c  nh  Tetramethoxysilan(TMOS),Tetraethoxysilan(TEOS) ...

­

ộ ệ ạ ắ ự ủ ướ ả c kho ng 0.1 Sol: M t h  sol là s  phân tán c a các h t r n có kích th

ấ ỏ ể ộ ơ ữ đ n 1ế ỉ μm trong ch t l ng, trong đó ch  có chuy n đ ng Brown làm l l ng các

ể ặ h t. ạ Nó có đ c đi m sau:

­ Kích th

ướ ể ự ươ ự ạ ỏ ữ c h t nh  nên l c hút là không đáng k  l c t ng tác gi a các

ự ạ h t là l c Van Der Waals.

­ Các h t chuy n đ ng ng u nhiên Brown do trong dung d ch các h t va

ể ạ ẫ ạ ộ ị

ạ ẫ ch m l n nhau.

ả ả ờ ớ ạ ế ẫ ạ Sol có th i gian b o qu n gi i h n vì các h t Sol hút nhau d n đ n đông t ụ

ấ ị ể ế ẫ ạ ạ ộ ờ các h t keo. Các h t Sol đ n m t th i đi m nh t đ nh thì hút l n nhau đ  tr ể ở

ử ớ ế ơ ướ ở ữ thành nh ng phân t l n h n, đ n kích th c c  1­100 nm và tùy theo xúc tác có

ổ

ợ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 42

ữ ể ặ ị ứơ m t trong dung d ch mà phát tri n theo nh ng h ng khác nhau.

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

­

ộ ệ ấ ỏ ắ ạ Gel: M t h  Gel là 1 tr ng thái mà ch t l ng và r n phân tán vào nhau,

ạ ướ ấ ắ ấ ỏ ứ ế ầ trong đó 1 m ng l i ch t r n ch a các thành ph n ch t l ng k t dính l ạ ạ   i t o

ự ư ụ ủ ạ ẽ ạ ạ ướ ồ ộ thành Gel. S  ng ng t c a các h t s  t o thành m ng l i. Tăng n ng đ  dung

ổ ộ ặ ệ ộ ệ ằ ạ ả ị d ch, thay đ i đ  pH ho c tăng nhi t đ  nh m h  hàng rào c n tĩnh đi n cho các

ạ ế ụ ớ ể ế ạ ở ạ ươ h t t ng tác đ  các h t k t t v i nhau, t o thành Gel. N u nung nhi ệ ộ  t đ

ừơ ế ả ẩ ở ề ớ ạ bình th ng thì s n ph m là Gel khô, n u nung ệ  đi u ki n siêu t ả   i h n s n

ẩ ph m là Gel khí

2.2.

ủ ằ ươ 2.2.2 Quá trình ph  màng b ng ph ng pháp sol­gel

ồ ướ G m 4 b c:

ố ừ ướ ử ề ạ ­ B c 1: Các h t keo mong mu n t các phân t huy n phù precursor phân

ộ ệ ấ ỏ ể ạ ộ tán vào m t ch t l ng đ  t o nên m t h  Sol.

­ B c 2: S  l ng đ ng dung d ch sol t o ra các l p ph  trên đ  b ng cách

ế ằ ự ắ ướ ủ ạ ọ ớ ị

phun, nhúng, quay.

­ B c 3: Các h t trong h  sol đ

ướ ệ ạ ượ ự ạ ỏ c polymer hóa thông qua s  lo i b  các

ầ ổ ệ ệ ạ ị ở ạ ạ ộ ướ thành ph n  n đ nh h  và t o ra h  gel tr ng thái là m t m ng l i liên

t cụ

­ B c 4: Cu i cùng là quá trình x  lí nhi

ướ ử ố ệ ệ ầ t nhi ữ   t phân các thành ph n h u

ơ ạ ể ạ ộ ị ơ c , vô c  còn l i và t o nên m t màng tinh th  hay vô đ nh hình.

ề ơ ế ả ứ ạ ọ ớ V  c  ch  hóa h c: Quá trình sol–gel hình thành v i 2 d ng ph n  ng chính là

ả ứ ả ứ ủ ư ụ ư ồ ph n  ng th y phân và ph n  ng ng ng t ả ứ  bao g m ph n  ng ng ng t ụ ượ  r u và

ả ứ ư ph n  ng ng ng t ụ ướ  n c.

2.3.

ạ ề ặ ị ướ ệ 2.2.3 Công ngh  sol­gel t o b  m t siêu k  n c

ươ Ph ng pháp sol­gel đã đ cượ  nghiên c u đứ ể s  d ng ể ử ụ  đ  ch  t o ề ặ   ế ạ  b  m t

ị ướ ể ả ỗ ề ề siêu k  n ả   ấ ề c cho nhi u nhóm trên nhi u ch t n n khác nhau k  c  g  và v i.

ư ể ặ ổ ộ Trong m t quá trình sol­gel đ c tr ng là quá trình chuy n đ i thành v t li u ậ ệ  th yủ

ạ ộ ủ tinh thông qua m t lo t các quá trình th y phân và ph n  ng ả ứ  trùng ng ngư . B ngằ

ề ỗ ộ cách thay đ iổ  đi u ki n ệ  quá trình và các h n h p ợ  ph n  ng, ả ứ  đ  nhám b  m t ề ặ  có

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 43

ề ặ ườ ả ị ể thể ki m soát . B  m t siêu k  n ị ướ  phủ sol­gel th c ng có kh  năng ch u nhi ệ   t

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ự ượ ố t t. B  m t ề ặ  t làm s ch ạ  đ c ch  t o ế ạ  t ừ ộ  sol nhôm đ m t c ượ s  d ng ử ụ  nhôm tri­

ớ ạ sec­butoxit (Al (O­sec­Bu) 3) làm nguyên li uệ . Sol đ cượ  tr nộ  v i h t nano nhôm

o C. Sự

ủ ở có kích th cướ  80 nm. Sau đó, nó đã ph  quay lên lam kính và x  líử 400

ệ ư ặ ẫ ệ hi n di n c a ạ ủ   h t nano nhôm  d n đ n ế   m t b  m t ộ ề ặ   thô  đ c tr ng b i ự ở   s  hình

ể ạ ấ thành nhú hình nón kho ngả  1 μm. Đ  t o ra m t ộ ộ  đ  nhám ộ  c p đ  nano ề ặ   , b  m t

ướ ấ cượ  nhúng trong n đ c sôi trong 5 phút. K t quế ả cho th yấ  b  m t ề ặ  có c u trúc

ấ

Hình 2.7. B  m t

ề ặ  có c u trúc

hoa.

ủ ạ

ượ

ướ

(a) SEM c a h t nano nhôm đã đ

c nhúng trong n

c sôi.

ề ặ (b) B  m t micro

c ượ flo hóa

, quan sát b ngằ  FE­SEM, l y tấ ừ thô, l pớ  SiO2 đ

ộ

(Hình nhỏ là m tộ  đ  phóng đ i

ạ  th p)ấ

ả

ượ

(c) SEM hình  nh c a

ủ  phim gel siêu k  n

ị ướ  trên wafer đ

c

ắ ồ c kh c đ ng

ế ủ

ỹ

(d) Hình  nhả  k  thu t s

ậ ố c aủ  đ  th y tinh

ớ  v iớ  l p ph

ủ siêu k  n

ị ướ  chu n bẩ

c

ị

ố ượ

từ SOLS có ch aứ  0,90% kh i l

ng

APTS

ặ hoa v iớ  đ c tính kép micro / nano (Hình 2.7.a)

ớ ị ướ ở Theo Mahadik ch  t oế ạ  l p ph ủ siêu k  n c b i quá trình ử ụ    sol­gel, s  d ng

ệ ồ methyltrimethoxysilane  như  ngu n nguyên li u (precusor) .  Sol  đ cượ   nhúng  phủ

ấ ị ướ ề ặ lên  t m   kính ,  nung   k tế   ở  150oC   và   cho   ra   b   m t   siêu   k   n c   v i ớ   có   m tặ

o.

ế ấ trimethylchlorosilane. B  m t ề ặ  cho th y m t ộ  góc ti p xúc n ả cướ  kho ng 170

ệ ạ ề ặ ồ Còn Lakshmi và đ ng nghi p t o b  m t siêu k  b i ế ợ ị ở k t h p gi a ữ  polymer

ứ ố perfluoroalkylmethacrylic  trong  ma tr nậ   sol­gel  có ch a các h t ạ   silica  b c cháy .

ự ệ ể ệ ế S  hi n di n c a ệ ủ  fluoropolymer th  hi n rõ tính k  d u ị ầ  v i ớ góc ti p xúc 146o v iớ

ớ ầ ờ ethylene glycol và 113o v i d u nh n.

ớ ồ Trong khi đó Kim và đ ng nghi p ệ  ch  t oế ạ  l p ph ủ silica siêu k  n ị ướ  b ngằ   c

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 44

ươ ệ ị ph ng pháp phun đi n trong dung d ch sol­gel.

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ầ ộ ố Trong m t s  bài báo g n đây, ọ   các nhà khoa h c đã nghiên c u ớ ứ   l p ph ủ

ằ ộ ớ silica  đ  nhám l n b ng phun đi n ể ệ   đ  ph ị ủ dung d ch ch a ứ   tetraethoxysilane  và

ượ ớ methyltriethoxysilane  (Hình  2.7.b). Hay  SiO2  đ ệ c  phun đi n v i 1H , 1H, 2H,

ượ 2Hperfluorooctylsilane có năng l ề ặ ng b  m t th p ấ  và th  hi n ể ệ  tính ch t ấ t làmự

ẳ ạ s ch, siêu k  n ị ướ  và không th m ấ t c ố ố ớ  các ch t l ng t đ i v i ạ   ấ ỏ  khác nhau, ch ng h n

ữ ướ như s a, cà phê , và n c trái cây.

ể ả ế ặ ố M t khác, đ  c i thi n ệ  m i liên k t các h t ạ  và các ch t n n ấ ề , các h tạ  có

ả ứ ớ ằ thể ph n  ng v i các ch t n n ấ ề  b ng cách hình thành ế  liên k t hóa tr ị. Ví d ,ụ  t mấ

ị ướ ề ặ ở ộ ươ ọ đ ngồ  siêu k  n c có đ  nhám b  m t b i ph ng pháp ăn mòn hóa h c và t oạ

ồ ử các   nhóm  hydroxyl ề trên   b   m t ặ   đ ng   (Cu ­OH). Sau   đó,   s ụ     d ng

ố vinyltrimethoxysilane  ph  ủ trên  đ ngồ .  Trong  su t   quá   trình   s ol­gel  các   nhóm

ế hydroxyl trên b  m t ề ặ  đ ngồ  có thể ph n  ng ớ ả ứ  v i các nhóm ộ   ẫ  silanol d n đ n m t

ớ ế ộ liên k tế  c ng hóa tr ị gi aữ  l p ph ủ và đ ngồ . B  m t ề ặ  này có góc ti p xúc v i n ớ ướ   c

ả ố cao 155o và có kh  năng ch ng ăn mòn t ố  (Hình 2.7.c). t

ị ướ ứ ủ ộ M t nghiên c u khác c a Kavale v  b  m t ề ề ặ   siêu k  n c có tính ch ngố

ề ặ ộ ượ ươ ph n xả ạ ho c đ  truy n cao cũng đ c làm b ng ằ  ph ng pháp ề ặ   sol­gel.  B  m t

ượ ớ ằ này đ c làm b ng silica ph ủ  methyltrimethoxysilane và PMMA. L p ph ủ silica

ế ấ ẩ ượ đ c chu n b  v i ị ớ  7% PMMA, cho th y m t ộ góc ti p xúc n cướ  cao như 170o v iớ

g nầ  91% trong vùng nhìn th y đ ấ ượ . c

ề ặ ị ướ ề ể ộ ừ B  m t siêu k  n c và đ  truy n quang cũng có th  làm t ạ  các h t nano

ớ ự ằ ươ silica  r ngỗ   (HSN).  L p ph ủ  này đ ệ cượ   th c hi n b ng ph ng pháp nhúng  phủ

ế trong  3  aminopropyltriethoxysilane  HSNs  (APTS) –(đã  bi n tính) ấ ề     trên  ch t n n

ủ ệ ắ ọ th y   tinh b iở   ủ  nhi t   và ọ   l ng   đ ng   h i ơ   hóa   h c   c a ủ   1H,   1H,   2H,   2H­

ề ồ ỉ perfluorooctyltrimethoxysilane.  Đi u ch nh n ng  đ ộ  APTS  và  t c  đố ộ  quá trình

o v i đ  trong

ộ ề ặ ủ ẽ ạ ị ướ ớ ớ ộ nhúng ph  s  t o ra m t b  m t siêu k  n ế c v i góc ti p xúc 150

ả su t t ố ố  (kho ng 90 t %) đ t đ ạ ượ (Hình 2.7.d). c

ệ ạ ề ặ ươ 2.3 Công ngh  t o b  m t siêu k  n ị ướ ằ  ph c b ng ng pháp

3.

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 45

ọ ằ ư ọ ơ ệ ng ng đ ng h i hóa h c b ng nhi t (Thermal CVD)

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

3.1.

ươ ơ ọ ế ổ 2.3.1 Lý thuy t t ng quan ph ư ng pháp ng ng đ ng h i

ệ ọ ằ hóa h c b ng nhi t

ươ ư ằ ọ ọ ơ ệ ọ Ph ng pháp ng ng đ ng h i hóa h c b ng nhi t (g i nôm na là nhi ệ   t

ệ ấ ộ ọ CVD) đã và đang đóng m t vai trò quan tr ng trong công ngh  IC, nh t là trong

ế ạ ệ ỏ vi c   ch   t o   màng   m ng   silicon   oxide,   silicon   nitride,   borophosphosilicate,

ấ ượ ớ tungsten và polycrystalline silicon v i ch t l ng cao.

3.2.

ữ ướ ậ ể 2.3.2 Nh ng b ả c v n chuy n căn b n trong quá trình

CVD

ệ ả ứ ấ ộ ớ ệ Nhi t CVD là m t quy trình mà các ch t khí ph n  ng v i nhi ơ   t và h i

ư ấ ụ ặ ủ ấ ề ạ ỏ ớ ủ c a ch t khí ng ng t trên m t c a t m n n t o thành màng m ng v i thành

ạ ả ự ấ ấ ầ ọ ớ ph n hóa h c mong mu n. ố   ố  CVD r t nh y c m v i dòng ch t khí và s  phân ph i

ề ượ ả ứ ệ ề ỏ ồ không đ ng đ u l ng khí trong lò ph n  ng. ệ ố     Đi u ki n đòi h i là h  th ng

ấ ố ẩ ấ ả ớ ỏ ả ố CVD này ph i cung c p màng m ng v i ph m ch t t t, kh  năng tái sinh t t, có

ệ ố ể ố ể ệ ạ ề ấ ố ộ ủ t c đ  ph  cao và h  th ng ki m soát t t đ  không gây thi t h i cho t m n n.

ậ ệ ắ ượ ặ ơ ủ ộ ạ ớ Trong CVD, v t li u r n thu đ ể   c là d ng l p ph , b t ho c đ n tinh th .

ậ ệ ế ề ệ ệ ằ ổ ệ ộ ế B ng cách thay đ i đi u ki n thí nghi m, v t li u đ , nhi ầ   t đ  đ , thành ph n

ể ạ ượ ả ứ ủ ấ ỗ ợ ữ ặ ấ ạ c u t o c a h n h p khí ph n  ng, áp su t....có th  đ t đ c nh ng đ c tính

ủ ậ ệ khác nhau c a v t li u.

ể ặ ệ ủ ế ạ ệ ể ượ Đi m đ c bi t c a công ngh  CVD là có th  ch  t o đ c màng v i đ ớ ộ

ứ ạ ị ố ề ể ế ạ ả ồ ộ ặ   dày đ ng đ u và ít b  x p ngay c  khi hình d ng đ  ph c t p. M t đi m đ c

ọ ọ ể ắ ủ ư ắ ọ ọ ớ ạ tr ng khác c a CVD là có th  l ng đ ng ch n l c, l ng đ ng gi ộ   i h n trong m t

ự ế ượ ử ụ ể ế ạ khu v c nào đó trên đ  có trang trí hoa văn. CVD đ ề   c s  d ng đ  ch  t o nhi u

ụ ế ạ ứ ụ ệ ạ ỏ lo i màng m ng. Ví d  ch  t o các màng  ng d ng trong công ngh  vi đi n t ệ ử

ư ệ ệ ẫ ớ ố ớ ỉ ố nh : màng cách đi n, d n đi n, l p ch ng g , ch ng oxi hóa và l p epitaxy. Ch ế

ị ệ ộ ề ố ử ụ ượ ậ ệ ữ ớ ạ ợ t o s i quang ch u nhi t có đ  b n t t, s  d ng đ c v i nh ng v t li u nóng

ả ở ệ ộ ặ ờ ế ạ ợ ệ ộ ch y nhi t đ  cao và ch  t o pin m t tr i, s i composit nhi ậ   t đ  cao, các v t

ẫ ở ệ ệ ộ li u siêu d n nhi t đ  cao.

3.3.

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 46

ươ 2.3.3 Ph ng pháp CVD

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ượ ố ư ể ặ ậ ườ Khí precursor đ c dòng đ i l u v n chuy n, g p môi tr ng nhi ệ ộ  t đ

ẽ ả ệ ượ ữ ạ ớ cao hay plasma s  x y ra hi n t ng va ch m gi a các electron v i ion hay

ể ạ ể ạ ớ ớ electron v i notron cũng có th  là electron va ch m v i electron đ  t o ra g c t ố ự

ế ặ ế ườ do. Sau đó, các phân t ử ố ự  g c t ố  do khu ch tán xu ng đ , g p môi tr ng nhi ệ ộ  t đ

ạ ế ẽ ả ả ứ ạ ạ ề ặ ế ả ụ ẩ cao t i đ  s  x y ra các ph n  ng t o màng t i b  m t đ . S n ph m ph  sinh

ả ứ ẽ ế ượ ra sau khi ph n  ng sau đó s  khu ch tán ng ấ   ấ ư c vào dòng ch t l u, dòng ch t

ư ả ụ ộ ồ ỏ ẩ ư ư l u đ a khí precursor d , s n ph m ph , khí đ c ra kh i bu ng.

ả ứ ả ở ầ ặ Trong CVD x y ra ph n  ng pha khí g n ho c trên b  m t đ  đ ề ặ ế ượ   c

ấ ở ể ậ ệ ắ ớ ả ạ ộ nung nóng: tác ch t th  khí t o thành v t li u r n c ng v i s n ph m ẩ ở ể th

khí.

 C  ch  c a quá trình:

ơ ế ủ

ả ứ ế ấ ủ ­ Khu ch tán c a ch t ph n  ng t ớ ề ặ ế i b  m t đ .

ự ấ ả ứ ụ ủ ấ ề ặ ế ­ S  h p ph  c a ch t ph n  ng vào b  m t đ .

­ X y ra các ph n  ng hóa h c.

ả ứ ả ọ

­ Gi

ả ấ ủ ả ứ ẩ ả i h p c a các s n ph m khí sau khi ph n  ng.

­ Khu ch tán các s n ph m ph  ra bên ngoài

ụ ế ẩ ả

ả ứ : ạ ­ Các lo i ph n  ng

(cid:0) ự ệ ằ ả S  nhi t phân (Pyrolysis ):  B ng cách phân gi ấ i các ch t khí nh ư

ợ ộ ậ ề   ấ hydrides, carbonyls và các h p ch t organo­metalo trên m t v t n n

nung nóng.

(cid:0) ự ượ ử ệ ử S  hóa kh  (Reduction) ữ   c dùng trong vi c kh  nh ng :  Hydro đ

ư ữ ạ ấ ợ   lo i ch t khí nh  halides, carbonyl halides, oxyhalides và nh ng h p

ấ ứ ch t có ch a khí oxy.

(cid:0) Oxy hóa (Oxidation): Ch t khí s  ph n  ng v i khí oxy

ả ứ ẽ ấ ớ ở nhi ệ ộ  t đ

0C:

ư ẳ ạ cao, ch ng h n nh  450

­ S  hình thành c a h p ch t:

ủ ợ ự ấ

ấ ơ ườ ư ấ ầ ợ ợ ỗ Thay vì đ n ch t, trong tr ng h p c n h n h p hai ch t nh  silicon và

ổ

ợ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 47

ườ ợ ủ ấ ư carbon nh  trong tr ng h p c a silicon carbide, chúng ta cho hai ch t khí

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ứ ấ ộ ừ ứ ư ấ ộ (m t ch t ch a silicon t silane, m t ch t ch a carbon nh  mêtan) và hai

0C) theo ph nả

ả ứ ấ ớ ở ệ ộ ch t silane và mêtan ph n  ng v i nhau nhi t đ  cao (140

ng:ứ

SiCl4(g) + CH4(g)  SiC(s) + 4HCl(g) (1400C)

­ Các ch t khí trong quy

ấ trình CVD:

ế ầ ễ ễ ộ ấ H u h t các ch t khí trong CVD ả  đ c, d  cháy, có kh  năng ăn mòn, d  sinh

ợ ủ ấ ả ự ổ ữ ư ặ ung th  carcinogenic hay là s  t ng h p c a t ổ   t c  nh ng đ c tính này, gây t n

ườ ệ ố ề ỏ ạ ứ h i s c kh e cho ng ấ   i đi u hành h  th ng, ăn mòn máy móc, phân tán các ch t

ấ ẫ ầ ơ ọ ố ướ hóa h c trong d u b m và các  ng d n gas. Các ch t khí d ớ ộ ộ   i đây, v i đ  đ c

ế ừ ố ượ đ c x p t ế  cao đ n th p ấ theo  t ỷ ệ ươ  t l ng đ i: Arsine, diborane, phosphine,

hydrogen chloride và ammoniac.

ả ắ ữ ấ B ng 2.2: Tóm t t nh ng ch t khí chính dùng trong CVD

ộ Đ  nguy TLV­ Ký hi uệ Dễ STEL IDHL ể Tên hóa h cọ ế   hi m đ n TWA hóa h cọ cháy (ppm) (ppm) ỏ ứ s c kh e (ppm)

Ammoniac NH3 X 2 25 35 500

Argon 0 ­­­ ­­­ ­­­

Arsine X 4 0.05 ­­­ 6 AsH3

Boron trichloride 3 1 ­­­ 100 BCl3

Boron trifluoride 3 1 ­­­ 100 BF3

Chlorine 3 0.5 1 30 Cl2

ổ

ợ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 48

Carbon dioxide 1 5000 30000 50000 CO2

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

Diborane B2H6 0.1 0.3 40 3

Dichlorosilane SiH2Cl2 3 ­­­ 100 5

0 ­­­ ­­­ ­­­ He Helium

0 ­­­ ­­­ ­­­ H2 X Hydrogen

3 ­­­ 50 3 HBr Hydrogen bromide

3 ­­­ 100 5 HCl Hydrogen chloride

0 ­­­ ­­­ ­­­ N2 Nitrogen

3 15 2000 10 NF3 Nitrogen trifluoride

2 ­­­ ­­­ 50 N2O X Nitrous oxide

0 N/A N/A N/A O2 X Oxygen

4 1 200 0.3 PH3 X Phosphine

4 ­­­ ­­­ 5 SiH4 x Silane

3 ­­­ 100 5 Silicon tetrachloride SiCl4

3 100 1250 ­­­ SF6 Sulfur hexafluoride

3 CF4 X Tetrafluoromethane

3 3 Tungsten hexafluoride WF6 6 ­­­

­ Phân lo i:ạ

ổ

ợ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 49

Tetraortho silicate 2 10 (C2H5)4SiO4 X ­­­ 1000 (TEOS)

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

­

ả ứ ạ ằ ệ ườ Thermal CVD: CVD kích ho t ph n  ng b ng nhi t, th ng  đ ượ   c

oC). Đây là ph

ệ ở ự ệ ộ ươ th c hi n nhi t đ  cao (trên 900 ầ ng pháp đ u tiên và

ổ ể c  đi n.

­ MOCVD (Metal organic chemical vapor deposition): CVD nhi

ệ ư   t nh ng

ấ ữ ơ ạ ợ ử ụ s  d ng precursor là h p ch t h u c  kim lo i.

­

ử ụ PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition): s  d ng năng

ả ứ ủ ể ạ ệ ộ ấ ượ l ng c a plasma đ  kích ho t ph n  ng. Do đó nhi ơ   t đ  th p h n

oC.

ề ả nhi u, kho ng 300­500

­ HDPCVD (l ng đ ng h i hóa h c plasma m t đ  cao).

ậ ộ ắ ọ ơ ọ

­ ALCVD:  (l ng  đ ng  h i  hóa  h c  l p  nguyên  t )  precursor  th   khí

ọ ớ ử ể ắ ơ ọ

ụ ớ ề ặ ế ả ứ ư ượ ượ đ c đ a vào liên t c t i b  m t đ  và lò ph n  ng đ ạ   c làm s ch

ọ ẫ ế ắ ả ứ ặ ơ ọ   ớ v i khí tr  ho c rút chân không. Ph n  ng hóa h c d n đ n l ng đ ng

ế ạ ả ệ ủ màng x y ra trên đ  t i nhi ệ ộ ướ t đ  d i nhi ủ t phân h y c a precursor

ứ ạ ầ ọ ả ứ ch a thành ph n kim lo ivà ph n  ng pha khí là không quan tr ng.

3.4.

ệ ạ ề ặ ị ướ ằ ươ 2.3.4 Công ngh  t o b  m t siêu k  n c b ng ph ng

ọ ằ ư ọ ệ ơ pháp ng ng đ ng h i hóa h c b ng nhi t

ứ ề ươ ề ặ ể ạ ề Nhi u nghiên c u ph ặ   ộ ồ ng pháp này đ  t o đ  g  gh  cho b  m t ho c

ủ ớ ị ướ ề ặ ồ ư ự ư ụ ủ ề ọ ph  l p k  n ạ   c lên b  m t g  gh . Ví d  nh  s  ng ng đ ng c a InGaN t o

ế ả ề ặ   ớ thành các m ng nano, sau đó bi n tính v i octylphosphonic acid (OPA) thì b  m t

o. Ho c c u trúc phân t ng thanh nano

ể ệ ị ướ ớ ặ ấ ầ th  hi n tính k  n ế c v i góc ti p xúc 154

ượ ạ ư ự ụ ơ ấ ề ủ ọ ZnS đ c t o thành do s  ng ng t h i hóa h c lên ch t n n đã ph  vàng . L pớ

ượ ự ệ ệ ặ trên cùng  đ ư c đ c tr ng b i ở   s  hi n di n c a ủ   nano­lá và  dây nano  m ngỏ   t oạ

ữ ấ ộ ấ thành m t c u trúc l iướ  (Hình 18c và d). Nh ng c u trúc nano nhánh phát tri nể

ấ ỉ trên đ nh c a ủ  các thanh nano, t o raạ m tộ  phân c pấ  c u trúc kép nano / micro. Góc

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 50

ế ti p xúc n cướ  c a b  m t ủ ề ặ  là trên 150o.

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ẫ

ủ Hình 2.8. SEM c a m u InGaN.

(a) Nhìn trên xu ng.ố

ạ (b) Nhìn c nh hông

ắ

(c) Vùng c t ngang

ẫ

(d) SEM m u ZnS

ạ ộ ượ M t quy trình khác t o b  m t ề ặ   siêu k  n ị ướ   r tấ   g  ghồ c ề  đ ằ   c làm b ng

ấ ồ ươ ơ m tộ   ch t   đàn   h i   silicon thông   qua   ph ng   pháp ắ l ng   đ ng ấ   ọ   h i   hóa   ch t

ự ắ ượ ự (AACVD). S  l ng đ ng ọ  AACVD đ c th c hi n ệ  b ng ằ ph  ủ nhúng silicone th yủ

ể ề ế tinh đàn h iồ  đ  tăng tính b n c  c a ơ ủ  màng AACVD. Góc ti p xúc n ướ ủ  bề  c c a

m tặ  đ tạ  165o.

ợ ượ ằ ươ H p kim magiê đã đ ế c bi n tính b iở  lò vi sóng b ng ph ng pháp ng ngư

ơ ọ ọ đ ng h i hóa h c plasma (PECVD) ử ụ  s  d ng trimethylmethoxysilane như nguyên

ệ ầ ờ ắ ộ ủ li u ban đ u. Khi  th i gian l ng đ ng ọ  tăng lên, đ  nhám c a màng tăng và bề

ạ ợ ề ặ m tặ  hình thái h cọ  t o ra các h t ạ  hay s i có kích th ướ  nanomet. B  m t này cho c

ờ ắ ế góc ti p xúc n cướ  150o v i th i gian ớ ọ  l ng đ ng h n ơ  20 phút.

ươ ị ướ 2.4 Các ph ạ ề ặ ng pháp t o b  m t siêu k  n c khác

4.

4.1.

ổ

ợ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 51

ươ 2.4.1 Ph ng pháp layer by layer

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ỹ ử ụ ộ ể K  thu t l p ậ ớ  theo l pớ  (LBL) cũng đ cượ  s  d ng r ng rãi đ  ch  t o ế ạ  bề

ộ ươ ử ụ m tặ  siêu k  n ị ướ LBL là m t ph c. ng pháp s  d ng m àng m ng ỏ có l pớ  tích đi nệ

ươ ắ ươ ạ ự ắ trái d uấ  b ng ằ ph ng pháp l ng. Nói chung, ph ng pháp này là d ng t l p ráp

ệ ươ ượ ị ấ ở b i quá trình h p thu đi n tích d ng hay âm do đ c nhúng vào các dung d ch.

ỗ ướ ấ ư ị ạ ẽ ượ ử ằ Sau m i b c h p thu, dung d ch d  còn l ớ   c r a b ng dung môi nên l p i s  đ

ạ ế ụ ượ ế ấ ớ ượ ằ phim này l i ti p t c đ c h p thu ti p. L p màng đ c hình thành b ng cách

ậ ệ ẽ ệ ấ ả ớ xen k  các l p v t li u tích đi n trái d u v i b ớ ướ ử ở ữ c r a ụ ơ  gi a. Ví d  đ n gi n có

ư ể ệ ấ ướ ử ư ộ th  xem tích đi n trái d u nh  + và ­ , và b ể c r a nh  W. Đ  làm m t màng

ứ ự ớ ỏ m ng LBL v i 5 bilayers theo th  t sau W + W ­W + W ­W + W ­W + W ­W +

W.

ỗ ượ ằ ạ B  m t ề ặ   h n h p ợ   phân c pấ   LBL  đ c làm b ng h t nano silica  có kích

ứ ị ướ ườ ượ ự th cướ  và ch c năng khác nhau. B  m t ề ặ  có tính k  n c th ng đ c th c hi n ệ ở

ả ộ ỉ ố ớ l p cu i cùng. Các tác gi ch  ra r ng ằ  b  m t ề ặ  có tính k  n ụ ị ướ ph  thu c vào c số

ế ề ặ ấ ượ l ng các l p ớ  nano silica và c u trúc liên k t b  m t. Sun ộ  và các c ng s ự đã th cự

ạ ẫ hi nệ  các h t nano silica trên m tộ  ch t n n ấ ề  khuôn m u PDMS ổ  d ng ạ t ong . Tính

ị ướ ụ ộ ế k t dính cao và th pấ  c a ủ b  m t ề ặ  siêu k  n c ph  thu c vào bilayers khác nhau

ắ c aủ  quá trình (v i ớ nhi ế tệ  liên k t ngang và b  m t ề ặ  flo hóa b iở  l ng đ ng ơ ọ  h i hóa

ứ ộ ượ ự ch tấ ) cho th y  ấ m c đ  phân c p ấ   khác nhau  nano­micro có thể  đ ệ   c th c hi n

ươ ằ b ng ph ng pháp này.

ử ụ ự ệ s ồ Kim   và   đ ng   nghi p d ng ệ hi n   t ượ   t ng nhiên   c a ấ   ủ   n p   g p ế

ể ạ ấ ậ polyelectrolyte đ  t o ra b  m t ề ặ  có c u trúc phân c p.ấ  Trên th c t ọ ự ế  h  nh n ra ,

ậ ệ ượ ạ ở ươ m tộ  v t li u composite đ c t o b i ph ng pháp LBL b ng ằ polyelectrolyte đa

ạ l pớ  (PEM) có ch aứ  h t nano ự  Ag. S  tích t ạ ụ ủ  h t nano c a Ag trong ma tr nậ  PEM

ứ ấ ạ ế ự gây ra  ng su t nén mà t o ra các n p nhăn t nhiên ủ ề ặ  c a b  m t.

ượ L pớ   PEM  đ c   làm   t ừ  polyethylenimine  (LPEI)  và  poly   (axit   acrylic)

ổ ộ (PAA) cho phép trao đ i cation ớ  trong l p màng khi nó đ cượ  nhúng trong m t dung

ượ ấ d chị b cạ   acetate.  Các ion  Ag +  đ ư c đ a vào c u trúc ma tr nậ   PEM  và đ cượ

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 52

ạ ỏ ư gi mả  kích th ể c ướ đ  có đ ạ ượ  h t nano c Ag. Sau khi lo i b  các polimer d  thì b ề

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ấ ế m tặ  n p nhăn hình thành v iớ  kích th cướ  micromet và các c u trúc Ag có các hình

ố ớ ổ ớ d ngạ  đĩa ho cặ  v yả  gi ng nh ư v i kích th ướ  nanomet. Sau khi b  sung c ộ    v i m t

ủ ề ặ

ạ ỏ

ừ Hình 2.9. SEM c a b  m t sau lo i b  polimer th a

ị ướ ợ h p ch t ấ  flo, b  m t ề ặ tính siêu k  n c có ế n góc ti p xúc cướ  170o, góc tr tượ  nh .ỏ

ể ả ệ ồ Đ  s n xu t ấ  màng m ngỏ  và nh  g n, ứ   ỏ ọ  Zhang và đ ng nghi p đã nghiên c u

ắ ớ s  ự l ng đ ng ọ  LBL c aủ  polyelectrolytes v i các nhóm ử ụ    nh yạ  UV. H  đã s  d ng ọ

ệ ấ ươ ứ ch t mang đi n tích d ng là axit acrylic ph c h p ợ  v i ớ (DAR­PAA) diazoresin­

ắ poly và  diazoresin  (DAR) (Hình  2.10.c). Các LBL l ng trên PEC (polyelectrolyte

ứ ế ấ ẫ ph c h p ợ ) d n đ n m t ộ  hình thành m tộ  c u trúc phân c p ấ  (Hình 2.10.a, 2.10.b).

ế ấ ắ ọ Sau khi ch t nh y ạ UV liên k t ngang ơ    qua các nhóm diazonium và l ng đ ng h i

ớ ể m t l p ộ ớ   fluoroalkylsilane,  các  l p ph ủ  đã đ ổ cượ   chuy n đ i thành siêu k  n ị ướ .  c

ụ ộ ố ượ Ph  thu c vào s  l ng các ắ  chu kỳ l ng đ ng ọ , ch t phấ ủ ch ngố  th m ấ ướ  đã thu  t

o.

ắ

ớ

Hình 2.10. S  ự l ng đ ng

ọ  LBL c aủ  polyelectrolytes v i các nhóm

nh yạ  UV.

ự

ầ

(a) SEM ph n khu v c ngang

ế ạ ớ

Ả

ủ

(b)  nh SEM c a UV chi u x  v i [PAA/(DAR­PAA0.4 + DAR)]

ọ ủ

ả ứ

ứ

ủ

(c) Công th c hóa h c c a DAR và ph n  ng quang c a DAR và PAA.

ấ ượ ớ  tr đ c v i ỏ tượ  góc nh  nh t là 1

4.2.

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 53

ươ ẫ 2.4.2 Ph ng pháp m u (template)

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ươ ệ ể ấ M uẫ  là m tộ  ph ng pháp hi u qu ả đ  có c u trúc b  m t ộ ề ặ . M t mô hình

ặ ượ ằ ươ ho c hình d ng ạ  đ c sao chép b ng cách s  d ng ử ụ  ph ng pháp m uẫ  mà trong đó

ượ ố ậ ệ  đ v t li u c in , ép ch ng l ả ạ  các kho ng tr ng ố  có trong m u.ẫ i

Ở ả ị ướ ạ ớ đây các tác gi ề ặ  đã t o b  m t siêu k  n c trên ch t n n ấ ề Ti / Al v i các

ợ ỗ ượ ụ ạ m ngả  b ch kim s i nano. Do l nano hình trụ đ c bao b c ọ  trong hình l c giác

ượ ử ụ ả ề nên anot oxit nhôm đ c s  d ng s n xu t ợ ấ  s i nano liên k tế  theo chi u d c ọ  để

ữ ả ạ ợ ễ ề d  đi u khi n ể  kho ng cách gi a chúng . Các m ngả  b ch kim s i nano thu đ cượ

ỗ ủ ạ ằ b ng cách m  đi n ạ ạ ệ  b ch kim vào các l chân lông c a m t ộ  m uẫ  AAO t o ra trên

ế ẫ ị ề ế ả ề ặ  ti p theo b  m t, ạ ỏ  lo i b  các m u trong dung d ch ki m. K t qu  là m t ộ  m ngạ

ướ ạ

ề ặ

ợ

Hình 2.11. S  đ  bi u

ơ ồ ể  di n ễ các b

c t o b  m t siêu k  n

ị ướ ớ  m ngả  s i nano

c v i

Pt.

ợ ạ ướ l i các s i nano , t o nên m t ộ b  m t ề ặ  r tấ  thô (Hình 2.11).

ổ Sau khi b  sung fluoroalkylsilane ế , góc ti p xúc n cướ  đ tạ  158o.

ị ướ ạ ặ ấ ớ Còn   tác   gi ề  ả Sheng  t o   b   m t   siêu   k   n c   v i   c u   trúc   nano b iở

ậ ộ polyethylene m t đ  cao (HDPE) b ngằ  cách phun lên m uẫ  AAO. Thông qua đi uề

ườ ch nhỉ đ ng kính c a ủ  m uẫ  AAO và áp l cự  ép đùn, b  m t ợ ề ặ  s i nano HDPE siêu kị

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 54

ế ớ ượ ướ ượ ạ n c đ c t o ra v i góc ti p xúc kho ngả  150o và góc tr ấ   t th p

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ề ặ

ị ướ ớ ấ

ậ ộ

Hình 2.12. B  m t siêu k  n

c v i c u trúc nano

b i ở polyethylene m t đ  cao

(HDPE)

ặ ắ

ợ

ươ ứ

(a, b) FE­SEM trên và m t c t ngang

c a b  m t

ủ ề ặ  s i nano

HDPE, t

ng  ng

ả

(c) Hình  nh quang h c

ủ ọ  c a gi

ọ  3 μm trên b  m t

ề ặ  HDPE siêu k  n

ị ướ c

t

ơ ồ

ả

ươ

(d) S  đ  minh h a

ể ọ  đ  mô t

các

ph

ng pháp s  d ng

ử ụ  AAO m uẫ  phun ra để

ợ

chu n bẩ

ị s i nano

HDPE.

ượ ử ụ AAO cũng có thể đ ạ ỏ c lo i b  kh i ỏ  b  m t ề ặ  nhôm và s  d ng nh ư màng.

ạ ố Cheng và các công sự t o các  ng nano polystyrene có tính dính c a b  m t. ủ ề ặ  Các

ớ ạ

ọ

Hình 2.13. Hình  nhả  SEM c aủ   ngố  nano PS v i tr ng thái hình h c khác nhau

ẳ

ằ

ạ

(a) B ng ph ng

(b) Hình d ng lõm

ố (c) Các  ng nano

.

ố ể ng nano có th  ph ng ẳ , lõm (Hình 10).

ị ướ ở ớ ộ T t cấ ả các b  m t ề ặ  là siêu k  n c trên v i đ  bám dính cao v i n ớ ướ   c,

ộ nh ngư   b  m t v i đ u ề ặ ớ ầ   lõm  có  đ  bám dính cao nh tấ , trong khi d ng  ạ ngố   cho

ộ ươ ượ th yấ   đ  bám dính th pấ   t ng đ i. ố   Các tác giả  cho r ngằ   l ng không khí gi aữ

ổ

ợ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 55

ặ ấ ướ n c và b  m t ề ặ  đóng vai trò r t quan tr ng ọ  trong các đ c tính bám dính.

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

Ề Ặ Ị ƯỚ Ơ Ả Ệ Ạ PH N Ầ 3. CÔNG NGH  T O B  M T SIÊU K  N C Đ N GI N

5.

ươ ủ 3.1 Ph ng pháp tách pha c a các polymer

1.

ứ ấ ậ Các nhà nghiên c u nh n th y quá trình ọ  hóa h c chính ở giai đo nạ  tách pha

ặ ể ủ c a các polymer có đ c đi m là nó phân chia thành m t ộ  pha r nắ  giàu polymer và

ị ả ứ m tộ  pha l ngỏ  nghèo polymer trong ph n  ng khi cho polymer tan trong dung d ch .

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 56

ắ Hai pha c aủ  polymer r n và ỏ  dung môi l ng có th  đ ố ơ   ể ượ  phân chia b iở  s  ự b c h i c

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ứ ộ ể ạ đ  l i m t ộ  ma tr nậ  x pố  polymer. Ch t n n ấ ề  x pố  này có m t m c đ ộ cao c aủ  độ

ế ợ ế ượ ị ướ ủ nhám. N u k t h p v i ớ  năng l ng b  m t ề ặ  th pấ  c a m t ộ  polymer k  n c thì bề

ấ ươ ươ m t ặ có thể không th m n ướ . Ph c ng pháp tách pha này là m tộ  ph ả   ng pháp s n

ươ ả ơ xu tấ  t ng đ i r  và ố ẻ  đ n gi n.

ươ ể ế ạ Có hai ph ng pháp đ ượ ử ụ  đ  ch  t o các c s  d ng b  m t ề ặ  siêu k  n ị ướ : c

­ Ph

ươ ử ụ ng pháp s  d ng isotactic ­polypropylene (I­PP): th  hi n s ể ệ ự tách pha

ộ polypropylene khi tr n v i ớ  p­xylen dung môi.

­ Ph

ươ ử ụ ị ng pháp s  d ng dung d ch polystyrene  thêm  ethanol: s  d ng ử ụ   b tộ

ệ ổ polystyrene để tách pha b ngằ  vi c b  sung ethanol.

1.1.

ươ ự ệ 3.1.1 Ph ng pháp th c hi n.

1.1.1.

ươ 3.1.1.1 Ph ử ụ ng pháp s  d ng isotactic ­

polypropylene (I­PP)

ượ Polypropylene là m tộ  polymer giá rẻ đ c hòa tan trong dung môi p­xylen,

ể s  ự tách pha đ ự c ượ th c hi n ớ ệ v i m t ộ  lò chân không đ  nhanh chóng ạ ỏ  lo i b  các

xylene đ  l ể ạ ề ặ  polypropylene thô. i b  m t

ị ướ ể ặ ả ự ệ ẫ ạ Đ  so sánh đ c tính k  n c thì tác gi ạ    đã th c hi n hai lo i m u là lo i

ư ử ử ạ ch a x  lý và lo i đã x  lý.

ẫ ư ử :  M u ch a x  lí

ượ ặ H tạ  Isotactic­polypropylene đ c đ t gi a ấ ữ  hai t m kính và tan ch yả  trong lò ở

130°C trong vòng 3 phút. Các m tặ  kính giúp t o raạ ớ  m tộ  l p màng m ngỏ  khi các

h tạ  tan ch y.ả

ẫ ượ ề ệ ử ể ọ Các m u đ c phân tích đ  so sánh v i ớ  các m uẫ  x  lý hóa h c v  hi u qu ả

ượ ộ ầ ủ ớ ề ệ ủ ỉ ệ c a t  l ạ  làm l nh, l ả ả   ng I­PP, đ  d y c a l p phim và đi u ki n tan ch y  nh

ế ế ưở h ng đ n góc ti p xúc.

 M u x  lý hóa h c:

ẫ ử ẫ ượ ự ệ ướ ọ M u đ c th c hi n theo các b c sau

­ B c 1: 20 mg/ml

ướ polypropylene  đã t từ ừ  hòa tan trong  dung d chị 60%

ổ

ợ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 57

ể p­xylen và 40% MEK theo th  tích.

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ể ướ ­ B c 2: ị  dung d ch đã đ ượ  đun nóng đ nế  100°C đ  hòa tan c .

ượ ặ ướ ­ B c 3 :  M tộ   vài gi ỗ tọ   h n h p ợ   đ c đ t gi a ấ ữ   hai  t m kính và  gia nhi tệ

trong lò chân không.

ẫ ố ướ ­ B c 4 :  p­xylen  đã nhanh chóng  b c h i ơ   và các m u đ ượ   nhanh chóng c

ạ làm l nh đ n ế  70°C.

ượ ữ ệ ộ ổ ị ướ ­ B c 5 : M uẫ  đ c gi trong lò chân không ở nhi t đ   n đ nh này trong

30 phút đ  ể bay h iơ  hoàn toàn dung môi.

1.1.2.

ươ ử ụ ị 3.1.1.2 Ph ng pháp s  d ng dung d ch polystyrene

thêm ethanol

 Các b

ướ ự ư ệ c th c hi n nh  sau:

ượ ử ộ ị ướ ­ B c 1: Các wafer  đ c x  lý b ng ằ   m t dung d ch 3:1  H2SO4  và H2O2

trong 1 giờ.

­ B c 2

ướ ấ ử ướ : sau đó các wafer r a s ch ử ạ  v iớ  n c c t đã kh  ion ấ  và s y khô v iớ

ặ nitơ ho c khí argon.

­ B c 3

ằ ướ : chu n bẩ ị ị dung d ch chính b ng cách thêm 0,25 g polystyrene vào 5

ml dung môi tetrahydrofuran và khu yấ  trong 5 phút.

ố ướ ­ B c 4 : cho 2 ml ethanol ở  ng tiêm ỗ  vào h n h p ớ ố ợ v i t c đ ố ị ộ c  đ nh và

ượ ỏ ợ ỗ h n h p này đ c nh  lên wafer đ ể làm s ch.ạ

­ B c 5

ệ ộ ấ ướ : làm khô các m u ẫ ở nhi t đ  và áp su t môi tr ườ  trong 24 gi ng .ờ

ế ả 3.1.2 K t qu  thu đ ượ c

1.1.3.

ủ ẫ ạ 3.1.2.1 Hình d ng c a m u

ứ ạ Hình d ng b  m t ủ ề ặ   c a các m u ọ ẫ   là  quan tr ng đ i v i ụ   ố ớ   nhi uề   ng d ng

ặ ệ ứ ấ ộ trong cu c s ng ộ ố ,  đ c bi t là đ  trong su t ố   là r t quan tr ng ụ   ọ   cho các  ng d ng

ế ị ả quang h c,ọ   màu s cắ   cũng là m tộ   y u t ế ố quy t đ nh ấ   trong  r t nhi u ẩ   ề   s n ph m

ổ

ợ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 58

ươ ạ th ng m i.

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ư ượ ử

ẫ

Hình 3.1. SEM các m u polypropylene ch a đ

ọ c x  lí hóa h c

ư ượ ử ả ữ Trên đây là nh ng hình  nh c a ủ  m uẫ  polypropylene ch a đ c x  lí theo

ươ ố ủ ph ử ụ ng pháp s  d ng isotactic ộ ­polypropylene  (I­PP).  Đ  trong su t c a nó cho

ậ ấ ẫ ấ th y v n còn ch a ứ  các c mụ  màu tr ngắ  t p trung khác nhau. Nh ngữ  c u trúc tinh

ượ ằ ự ủ thể này đ c cho r ng do s  hình thành ẫ    tinh thể trong quá trình làm mát c a m u.

Ả

ưở

ủ ố ộ

ạ

ẫ

Hình 3.2.  nh h

ng c a t c đ  làm l nh lên m u

ố ộ

ạ

ậ

ố ộ

ạ

(a) T c đ  làm l nh ch m.

(b) T c đ  làm l nh nhanh.

ủ ượ Do v yậ , t ỷ ệ làm mát c a các m u ẫ  sau đây đã đ l ứ . c nghiên c u

ủ ằ M uẫ  tiên đ cượ  làm mát t từ ừ b ng cách đ  l ả ể ạ  các b n th y tinh i trong lò

ứ ẫ ẫ nóng qua đêm. M u th  hai đã nhanh chóng làm mát b ngằ  n cướ  l nhạ . M u đ ượ   c

ề ặ ớ ố ụ ạ ộ ấ làm l nh v i t c đ  khác nhau cho th y b  m t có c m sáng khác nhau   và rõ

ổ

ợ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 59

ỉ ệ ố ủ ẫ ố ơ ề ràng t  l ộ  làm mát nhanh thì đ  trong su t c a m u t t h n. Tuy nhiên đi u này

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ả ưở ủ ế ướ ỉ ả ưở cũng không  nh h ế ng đ n góc ti p xúc c a n c mà ch   nh h ế ng đ n màu

ử

ọ Hinh 3.3. M u ẫ polypropylene đã x  lí hóa h c

ề ộ ắ s c và đ  truy n.

ơ Hình 3.3  cho th yấ   m uẫ   polypropylene  tách pha và  bay h i p­xylen thì b ề

ệ ề ể ề ẫ ắ ặ ấ ớ ơ ử   m t cũng xu t hi n nhi u đi m tr ng và có nhi u h n so v i m u không x  lí.

ề ặ ế ặ ể ớ   ư Tuy nhiên m t dù b  m t khác nhau nh ng góc ti p xúc không khác đáng k  v i

138o và 100o.

ề ặ ủ ẫ ươ ứ ể ệ ắ B  m t c a các m u theo ph ấ ng pháp th  hai cũng xu t hi n các đi m tr ng,

ộ ố ổ ộ ớ ướ ủ ấ ẳ ở ư ớ m t s  ch  còn l l p silicon phía d i, nh ng  l p ph  r t nh n mép và có

o.

ẫ

Hình 3.4. M u poly

styrene

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 60

ố ế góc ti p xúc t t 139

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

1.1.4.

ả ướ ể 3.1.2.2 Hình  nh d i kính hi n vi

ữ ướ ủ ấ Nh ng hình  nh ả  SEM d i đây cho th yấ  các c u trúc micro c a m t ộ  m uẫ  đã

ấ ạ ầ ở x  lí ử polypropylen. Nó cho th y m t ấ ộ  c u trúc ma tr nậ  x pố  b i các h t c u micro

ử

ủ

ấ

ẫ

Hình 3.5. C u trúc micro c a m u đã x  lí polypropylene

1.1.5.

ắ ướ ủ ạ ầ polypropylene tr ng và kích th c c a h t c u là 5 μm.

ộ ồ ề ủ ề ặ 3.1.2.3 Đ  g  gh  c a b  m t

ộ Đ  nhám trung bình cho các m uẫ  polypropylene không x  líử  là 243,42 nm và

ổ

ợ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 61

ể đi n hình c aủ  b  m t ề ặ  polymer nh n.ẳ

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

1.1.6.

ủ

ế

ẫ

Hình 3.6. Hình dáng gi

ọ ướ t n

c và góc ti p xúc c a các m u theo

ươ

ph

ng pháp

ử ụ s  d ng isotactic

­polypropylene (I­PP)

ế 3.1.2.4 Góc ti p xúc:

ủ ướ ế ử ấ ẫ ọ Góc ti p xúc c a n ả   c cho th y m u đã x  lí hóa h c trung bình kho ng

o.

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 62

ử ả ạ ẫ ọ 140o, m u không x  lí hóa h c thì đ t kho ng 100

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ẫ

ươ

Hình 3.7. SEM m u theo

ph

ử ụ ng pháp s  d ng isotactic

­polypropylene (I­PP)

ẫ

ư ử . (a) M u ẫ ch a x  lí

ọ . ử (b) M u đã x  lí hóa h c

ấ ị Rõ ràng c u trúc c aủ  polypropylene đã b  thay đ i ổ  đáng kể. Các m uẫ  đã xử

ầ ấ lí hóa h c cóọ màu tr ng,ắ x pố  và có hình c u micro cượ  nhìn th y rõ ràng đ , m u ẫ

ị ch a x  lý ư ử  thì m n màng và không có tính năng riêng bi tệ .

ấ ậ ả ươ ấ ơ Qua đây chúng ta nh n th y tác gi ử ụ  đã s  d ng ph ả   ng pháp r t đ n gi n

ề ặ ị ướ ề ặ ằ ằ ạ ộ ể ạ đ  t o ra b  m t k  n c b ng cách t o đ  nhám trên b  m t b ng các polymer

o nghĩa là

ủ ướ ế ặ ỉ là polypropylen và polystyrene. M c dù góc ti p xúc c a n c ch  có 140

ư ạ ế ị ướ ụ ứ ư ả ấ ạ ch a đ t đ n tr ng thái siêu k  n c nh ng r t kh  quan khi  ng d ng th c t ự ế    vì

ổ

ợ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 63

ủ ế ướ ấ ộ ổ ố góc ti p xúc c a n ế   c cũng r t cao và đ  trong su t khá  n khi chúng ta ti n

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ư ậ ể ạ ẫ ươ hành làm l nh nhanh m u khi chuy n pha. Nh  v y cũng là ph ầ   ng pháp đ y

ươ ứ ẹ h a h n cho t ng lai.

ươ ằ ướ ợ ế 3.2 Ph ử ng pháp x  lý b ng n c nóng và bi n tính h p kim

2.

ằ nhôm b ng acid stearic

ủ ậ ụ ư ể ợ Nhôm và h p kim c a nó ư ộ ề    có nhi uề   u đi m khi làm v t d ng nh  đ  b n

ệ ệ ờ ệ ọ ẫ cao, d n nhi t và d n ẫ đi n tuy t v i và tr ng l ậ ệ   ượ  th pấ . Do đó nó là v t li u ng

ứ ọ ỹ k  thu t ậ   khá  quan tr ng cho các  ng d ng ụ   trong  hàng không vũ trụ, máy bay,

ố ự ế ự ự ứ ụ qu c phòng. ứ  D a vào  ng d ng ụ  th c t cho các lĩnh v c  ng d ng thì đòi h i ỏ  nó

ị ướ ấ ả ả ph i có kh  năng siêu k  n c r t đáng quan tâm.

ươ ể ế ế ề ặ ị ướ ộ ố M t s  ph ng pháp đ  thi t k  b  m t siêu k  n ợ   c cho nhôm và h p

ủ ư ữ ư ệ ắ ọ ươ kim c a nó nh  kh c hóa h c (etching), đi n hóa nh ng nh ng ph ng pháp này

ả ưở ấ ớ ế ườ ứ ứ nh h ng r t l n đ n môi tr ộ   ng nên các nhà nghiên c u đã nghiên c u m t

ệ ấ ớ ườ ử ằ ơ ướ cách r t thân thi n v i môi tr ả ng và khá đ n gi n là x  lí b ng n c sôi và

ế ằ bi n tính b ng stearic acid.

2.1.

ươ ự ệ 3.2.1 Ph ng pháp th c hi n

ấ ợ T m h p kim nhôm  có  kích th cướ   20 mm  x 10  mm  x 2  mm, thành ph nầ

ọ tr ng l ượ :  Si (0,20­0,60%),  Fe (0,35%),  Cu (0,10%),  Mn  (0,10%), Mg  (0,45­ ng

ấ ạ 0,90%), Cr  (0,10%), Zn  (0,10%),  Ti (0,10%),  các t p ch t khác (0,15%),  và  Al

ử ệ ượ ử ụ đ c s  d ng th  nghi m.

ầ ợ ằ Đ u tiên, t mấ  h p kim nhôm đ cượ  đánh bóng b ng gi y ấ  nhám, sau đó r aử

ằ ả s chạ  b ng siêu âm trong  methanol, acetone và n ướ ấ  cho kho ng 10 phút. c c t

ế ượ ử ướ Ti p đ n ợ ế , t m ấ h p kim nhôm đ c x  lí v i ớ  n c sôi đ ể t o ạ b  m t g ề ặ ồ

gh .ề

ố ượ ế Cu i cùng , các t m  ấ ợ h p kim nhôm đã đ c bi n tính v i ớ   stearic acid

(STA)   trong   dung   d chị n­hexane cùng   v iớ   2  mmol/l   c aủ   N,N­

ở ệ ộ ử dicyclohexylcarbodiimide (DCC) nhi t đ  phòng , sau  đó r a b ng ằ   n­hexane,

ổ

ợ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 64

c ướ đã kh  ionử n ấ  và s y khô trong không khí.

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ử ụ ở ư ả DCC đ cượ  s  d ng đây nh  là m t ộ  tác nhân m t n ệ ấ ướ  hi u qu  và c có

ậ ợ ề ạ ự ế thể t o đi u ki n ệ  thu n l i cho s  hình thành c a ủ  các liên k t hóa tr ữ ị gi a các

ướ ể ạ

ề ặ ợ

ị ướ

Hình 3.8. Các b

c đ  t o b  m t h p kim nhôm siêu k  n

c

ở ướ nhóm carboxyl và nhóm hydroxyl hình d i đây.

2.2.

ế ả 3.2.2 K t qu  thu đ ượ c

2.2.1.

Ả ưở ủ ướ ử ế ế 3.2.2.1  nh h ng c a các b c x  lí đ n góc ti p

ủ ợ

ạ ử

ế

Hình 3.9. Góc ti p xúc c a h p kim nhôm qua các giai đo n x  lí

xúc

ế ằ Qua hình chúng ta th yấ  r ng góc ti p xúc trên b  m t ợ ề ặ  h p kim nhôm thay

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 65

ổ đ i đáng k ể sau m iỗ  b cướ  x  lý.ử C  th , ụ ể  b  m t ợ ề ặ  h p kim nhôm nguyên b nả  v iớ

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

o.

ầ ế ồ ngu n g c ố   oxy hóa  lúc  đ u cho th y ư ấ   a n ướ   v iớ   góc ti p xúc c ả   kho ng 45

o  sau khi  b  m t

ế ả ợ Ng ượ ạ   góc ti p xúc c l i, gi mả   còn  kho ng 30 ề ặ   h p kim nhôm

ế ằ cượ   đánh bóng  b ng gi y đ ấ   mài,  trong khi  các  góc ti p xúc n cướ   tăng  kho ngả

ượ ằ ướ 82,1o  sau khi  đ c làm s ch ạ   b ng siêu âm v i  ớ   methanol,  acetone và n ấ   c c t.

ướ ố ử ướ ế ế ớ ế Đ n b c cu i x  lí qua n c sôi và bi n tính v i acid stearic thì góc ti p xúc

o. tăng lên đ n 154

ế

2.2.2.

Ả ưở ủ ử ờ ế ế 3.2.2.2  nh h ng c a th i gian x  lí đ n góc ti p

Ả

ưở

ử

ủ

ằ

ờ

ướ

ế

ế

Hình 3.10.  nh h

ng c a th i gian x  lí b ng n

c sôi đ n góc ti p xúc

xúc

ướ Tính dính ể ể ệ t có th  th  hi n qua ầ  thành ph n hóa h c ọ  và độ g  ghồ ề c aủ

ợ ượ ướ ể ề ặ  H p kim b  m t. nhôm đ c x  lý ử  trong n c sôi đ  có đ ượ  b  m t ề ặ  x pố  và c

ướ ử ế ằ ờ ướ nhám tr c khi bi n tính v i ớ STA và th i gian x  lí b ng n c sôi đóng m tộ  vai

ọ ả ổ ủ ự ả trò quan tr ng.Trong nghiên c u ứ  này các tác gi đã kh o sát s  thay đ i c a góc

ế ướ ử ờ ướ ượ ế ả ti p xúc n c theo th i gian x  lí n c sôi thì thu đ c k t qu  sau trên Hình

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 66

ả ề ệ ế ờ ố ấ 3.10. K t qu  th  hi n rõ th i gian t t nh t là 30 giây.

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ử

ướ

ở ờ

ề ặ ợ Hình 3.11. SEM b  m t h p kim nhôm x  lý n

c sôi

th i gian khác nhau

(a) 0s

(b) 10s

(c) 30s

(d) 5 phút

ự ụ ộ ủ S  dính ướ liên quan đ nế  đ  nhám b  m t ề ặ , trong khi m c đích t ệ    c a vi c

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 67

ợ ướ x  líử   h p kim nhôm vào n c sôi ể   là đ  có đ ượ   m t b  m t ộ ề ặ   thô.  Vì v y,ậ   th iờ c

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ướ ắ ộ ọ ấ gian x  líử  n c sôi ch c ch n ắ  đóng m t vai trò quan tr ng v ề ặ   ề c u trúc b  m t

ụ ủ ẫ ợ h p kim nhôm. ể ệ  Hình 3.11 th  hi n rõ hình  nh ằ ả  c a m u b ng ch p SEM.

ợ ướ ươ B  m t ề ặ   h p kim nhôm mà không x  líử   n c sôi t ng đ i ố   m nị   (Hình

ờ ướ ấ 3.11.a). Khi th i gian x  lí ử  trong đun sôi n c tăng ế  đ n 10 s, c u trúc b  m t ề ặ  có

ệ ố khác bi t rõ r t ệ  th  hi n ể ệ trong Hình 3.11.b. Nhi uề  hình gi ng nh ư c t ộ (ho cặ  r ngặ

ườ ớ núi) v i kích th ả ướ  kho ng 30­50 c ấ  nm và r t nhi u ề  h cố  có đ ng kính ả  kho ng 20 ­

ẫ ấ ả ứ 40 nm xu t hi n ệ ở b  m t. ề ặ  Lý do d n đ n ế  k t quế ọ   ả này là các ph n  ng hóa h c

ở ầ ợ ượ gi aữ   Al  và  H2O  x y raả giai đo n ạ   ban đ u khi các h p kim nhôm đ ử   c x  lý

ướ ế b ngằ  n c sôi . K t qu  là ả , Al2O3.xH2O và H2 hình thành. Trong khi đó, H2 tách ra

2O3.xH2O. H n n a,

ấ ơ ể có th  phá v ộ ỡ m t ph n ầ  c u trúc Al ữ  m t sộ ố Al2O3.xH2O t oạ

ả ứ ộ ra có thể ph n  ng v i ể ạ ớ  H2O đ  t o thành boehmite. M t ph n ầ  boehmite hòa tan

ướ trong n c sôi thêm. Nh ngữ  k t quế ấ ả c u trúc x p ố thô ở ề ặ  h p kim nhôm ợ b  m t

th  hi n ể ệ hình 3.11.b.

ờ ướ Khi th i gian x  lí ử  n c sôi tăng lên Al2O3.xH2O và boehmite t o raạ nhi uề

ụ ộ h nơ . Do đó, kích th ướ ủ các tr  c t và c c a h cố  tăng d nầ . Kích th cướ  tr ụ ộ  đ tạ c t

ỗ ế ờ ử 60­90 nm và kích th cướ  r ng tăng 60­100 nm n u th i gian x  lý n ướ  sôi đ nế  30 c

ể ạ ờ ị ắ ấ giây  (Hình  3.11.c.).  T i th i đi m này ,  r t nhi u ẹ   ề   không khí có thể  b  m c k t

ự ế ắ ỏ trong khu v c ti p xúc r n và l ng. Do tính không  a n ủ ư ướ  c a không khí, c nh ngữ

ế ể ả gi tọ  n cướ  không th  xâm nh p ậ  vào các khe hở giữ không khí. K t qu  là, m tộ

ợ ượ ạ giao di nệ  h p ch t ấ  v iớ  ba pha r nắ , không khí và ch t l ng ấ ỏ  đ c t o ra. Do đó,

ệ m tộ  gi ọ ướ  trên b  m t ề ặ  th t n c ế   ngườ  có hình bán c uầ  và làm gi mả  di n tích ti p

xúc gi aữ  gi ọ ướ t n c và b  m t r n ề ặ ắ , hình thành b  m t ề ặ  siêu k  n ỵ ướ . c

ướ ế ụ ờ Khi th i gian x  líử  n c sôi ti p t c tăng , các tr  c t ụ ộ  và kích th cướ  r ngỗ  ti pế

ờ ụ t c tăng . Các tr  c t ụ ộ  và kích th cướ  r ngỗ  đ t đ ạ ượ  80­200 nm khi th i gian c x  lýử

ộ cướ  sôi là 300s. Khi  đó nhi uề  Al2O3.xH2O và boehmite hòa tan và m t ph n n ầ  k tế

ế ố ớ ề ấ c u tr ụ ộ ẽ k t n i v i nhau c t s và thông nhau. Đi u này làm cho không khí có

ế ượ thể di chuy n tể ừ ch  ỗ r ngỗ  đ n các h c ố  thông nhau nên khi gi ọ ướ  đ t n c ặ   c đ t

ổ

ợ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 68

ế lên b  m t ẫ ề ặ , d n đ n ự ụ ế s  s t gi m ả  c aủ  góc ti p xúc n cướ  (Hình 3.11.d).

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

2.2.3.

Ả ưở ủ ồ ề ặ ộ 3.2.2.3  nh h ng c a n ng đ  STA lên b  m t

Ả

ưở

ủ ồ

ế

ộ

Hình 3.12.  nh h

ng c a n ng đ  STA lên góc ti p xúc

ướ ủ ợ dính t c a h p kim nhôm

ồ ả ủ ợ N ng đ ộ  STA  có  nh h ưở   rõ r tệ   tính dính ng tướ   c a b  m t ề ặ   h p kim

ả ưở ế nhôm và  nh h ng c a ồ ủ  n ng đ ộ STA trên góc ti p xúc n c ướ ở b  m t ề ặ  h p kimợ

ượ ở ượ ử nhôm đ ể c hi n th ị hình ợ  3.12 khi h p kim nhôm đ c x  lý b ng ằ  STA trong 24

giờ.

ế ệ Nó cho th y r ng ấ ằ  góc ti p xúc n cướ  tăng d nầ  v iớ  vi c thêm ồ  n ng đ ộ STA

ế ạ trong dung d chị n­hexane, và góc ti p xúc đ t giá tr ị cao nh tấ  khi STA 5 mmol / L.

ế ồ ề Sau đó,  góc ti p xúc gi mả   b iở   khi  n ng đ ế ụ ộ  STA  ti p t c tăng. Đi u này đ ượ   c

ả ợ gi i thích r ng ằ  chu iỗ  STA ghép trên b  m t ề ặ  h p kim nhôm là không đủ khi n ngồ

độ STA là d i 5ướ  mmol / L, trong khi các chu iỗ  STA ghép trên b  m t ợ ề ặ  h p kim

ạ ế nhôm đã đ t đ n m c ứ  t i đaố ồ  khi n ng đ ề ặ   ộ STA đ tạ  5 mmol / L. Do đó, b  m t

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 69

ế ướ ồ ợ h p kim nhôm có góc ti p xúc n c cao nh t ấ  khi n ng đ ộ STA là 5 mmol / L.

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

2.2.4.

Ả ưở ủ ờ ế 3.2.2.4  nh h ề ử ng c a th i gian x  lý STA đ n b

Ả

ưở

ử

ủ

ế

ế

ờ

Hình 3.13.  nh h

ng c a th i gian x  lí STA đ n góc ti p xúc

ặ ướ ủ ợ m t dính t c a h p kim nhôm

ả ờ ưở ủ Th i gian x  lí ử   STA  cũng có  nh h ớ ng l n đ n ế   tính dính ề ặ   tướ   c a b  m t

ế ư ượ ợ h p kim nhôm k t qu  đ ể ệ ả ượ  th  hi n trong Hình c 3.5. Nh  chúng ta đã đ c bi ế   t

ằ đ n tế ừ Hình 3.1 r ng b  m t c a ợ ề ặ ủ  h p kim nhôm ử  v iớ  x  lý n ư ướ  sôi nh ng không c

ế ợ có STA thì mang tính  a n ư ướ . Ng c ượ ạ  góc ti p xúc c l i, n cướ ở ề ặ  h p kim b  m t

ờ ơ nhôm để nâng cao 71,1o v iớ  5 mmol / L c aủ  STA trong 1 gi . H n n a, ữ  góc ti pế

ế ụ ờ xúc n cướ ợ ở ề ặ  h p kim nhôm b  m t ti p t c tăng v iớ  th i gian x  lí ử  STA kéo dài

ế ợ ẫ và b  m t ề ặ  h p kim nhôm đ t ạ  góc ti p xúc 154,1 o khi m u đ ượ  x  líử  5 mmol / L c

ế STA cho 24h. Sau đó, góc ti p xúc n cướ  không tăng n aữ  trong khi ti p t c ế ụ  kéo dài

ờ th i gian x  líử  STA.

2.3.

ọ ủ ề ặ 3.2.3 Hình thái h c c a b  m t nhôm siêu k  n ị ướ c

ị ướ ủ ợ ế ả ấ Tính ch t siêu k  n c c a h p kim nhôm liên quan đ n c  hai hình thái và

ậ ọ ượ ử ụ ể ể ấ ấ c u trúc hóa h c . Vì v y, SEM và XPS đo đ c s  d ng đ  ki m tra c u trúc

ổ

ợ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 70

ọ ở ề ặ ợ ể ệ ở hóa h c b  m t h p kim nhôm, th  hi n Hình 3.14.

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

Ả ề ặ ợ ị ướ ấ nh SEM (Hình 3.14.a ) cho th y b  m t h p kim nhôm siêu k  n c có

ộ ấ ề ồ m t c u trúc không đ ng đ u và thô.

Ả ề ặ ợ ề ấ ồ nh Hình 3.14.b cho th y b  m t h p kim nhôm không đ ng đ u và thô

ề ặ ư ụ ể ồ ố bao g m hai hình thái khác nhau: c m gi ng bông hoa nh  phát tri n trên b  m t

ụ ộ ư ặ ố ố và tr  c t sâu gi ng nh  r ng núi và h c.

Ả ạ ủ ụ ữ ộ ộ nh Hình 3.14.c và Hình 3.14.d là đ  phóng đ i c a m t trong nh ng c m

ư ề ặ ấ ầ ố ộ ộ hoa gi ng nh  b  m t và m t ph n trong Hình 3.14.b. Qua Hình 3.14.c th y m t

ề ặ ư ự ứ ầ ộ ụ c m bông hoa r ng 100­150 nm và g n nh  d ng đ ng trên b  m t nhôm. Hình

ề ặ ợ ụ ộ ệ ệ ề ề ấ ị 3.14.d cho th y nhi u tr  c t hi n di n trên n n do b  m t h p kim nhôm siêu k

ợ

ổ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 71

ạ ấ ề ầ ướ ồ n c g  gh  và t o c u trúc phân t n micro/nano.

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

Hình 3.14. SEM m uẫ

ấ ươ ạ ợ ứ Qua các nghiên c u trên cho th y ph ng pháp t o h p kim nhôm siêu k ị

ệ ả ơ ườ ệ ả ượ ấ ả ướ n c đ n gi n, thân thi n môi tr ng mà hi u qu  thu đ c r t kh  quan. Khi

ớ ướ ế ớ ờ ử x  lí v i n c sôi 30s và bi n tính v i 5mmol/l STA trong 24 gi ế    đã cho góc ti p

o. B  m t

ớ ướ ợ xúc v i n ạ c đ t 154 ề ặ  h p kim nhôm siêu k  n ấ ị ướ  v iớ  c u trúc x p ố  và c

ả ứ ợ xù xì.  C  hai tr ụ ộ   và  h cố   t n t ồ ạ   trên b  m t ề ặ   t c là b  m t ề ặ h p kim nhôm c t i

ấ ấ nhám có cả c u trúc phân c p quy mô micro và nano.

Ầ Ậ Ế PH N 4: K T LU N

6.

ệ ượ ữ ừ ư ọ ướ T  nh ng hi n t ng thiên nhiên nh  gi t n c trên lá sen, lá môn… đã

ổ

ợ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 72

ứ ể ể ọ kích thích các nhà khoa h c tìm hi u và nghiên c u đ  hình thành lý thuy t b ế ề

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ặ ị ướ ắ ầ ừ ộ ướ ề ầ m t k  n c. B t đ u t ở  đây đã m  ra m t h ứ ẹ   ng đi đ y ti m năng và h a h n

ươ ủ ề ề ị ướ ề ượ trong t ng lai. Các đ  tài, ch  đ  v  tính siêu k  n c đã và đang đ c nghiên

ự ế ể ứ ề ọ ụ ứ c u đ   ng d ng trong th c t ngày càng nhi u. Dĩ nhiên các nhà khoa h c mong

ố ươ ề ặ ị ướ ạ ơ ơ mu n các ph ng pháp t o ra b  m t siêu k  n ả c ngày đ n gi n h n và thân

ệ ườ ề ể ơ ớ thi n v i môi tr ng h n. Đó cũng là lý do tôi tìm hi u đ  tài này.

ớ ồ ợ ượ ổ V i đ  án này tôi đã t ng h p đ ầ c các ph n sau:

­

ế ề ặ ị ướ ầ ổ ể Ph n t ng quan: tìm hi u lý thuy t b  m t k  n ụ   ứ c và các  ng d ng

ề ặ ị ướ b  m t k  n c trong th c t ự ế .

­

ề ặ ị ướ ệ ầ ổ ế ạ Ph n công ngh  ch  t o b  m t siêu k  n ợ c: t ng h p m t s ộ ố

ươ ư ư ắ ọ ọ ơ ph ng pháp nh  quang kh c, sol­gel, ng ng  đ ng h i hóa h c…. Nói

ở ứ ộ ữ ươ ươ ố chung m c đ  nào đó thì nh ng ph ng pháp này t ng đ i m i l ớ ạ ớ    v i

ợ ừ ư ệ ặ ệ ổ tôi nên vi c t ng h p nó t ề    tài li u g p không ít khó khăn. Nh ng đi u

ọ ự ế ữ ươ quan tr ng là tôi đã bi ế ượ t đ c trên th c t đây là nh ng ph ng pháp mà

ị ướ ứ ữ ệ ề ặ công ngh  b  m t siêu k  n ấ   c đã nghiên c u và có nh ng thành công nh t

ế ề ẽ ố ấ ị đ nh đã công b . Nó s  giúp ích tôi r t nhi u sau này khi ti n hành nghiên

ự ệ ứ c u th c nghi m.

­

ộ ố ệ ả ố ệ ạ   ị Cu i cùng tôi cũng tham kh o, d ch tài li u m t s  công ngh  t o

ị ướ ể ể ệ ả ơ ề ặ b  m t siêu k  n c đ n gi n trên quy mô phòng thí nghi m đ  hi u sâu

ư ứ ề ế ươ ụ ơ h n v  cách ti n hành nghiên c u cũng nh  ph ụ ng pháp, d ng c , thi ế   t

ứ ệ ị ụ ụ b  ph c v  cho vi c nghiên c u.

 Ph

ươ ớ ế   ng pháp tách pha v i polypropylene và polystyrene đã cho k t

ả ươ ố ươ ả ố ộ ố qu  t ớ ề ặ ng đ i kh  quan v i b  m t có đ  trong su t t ng đ i và góc

o.

ế ả ti p xúc kho ng 140

 Công ngh  x  lý h p kim nhôm b ng n

ệ ử ằ ợ ướ c sôi và acid stearic đ ể

ề ặ ị ướ ể ấ ứ ữ ạ t o b  m t siêu k  n ẹ   c đã có nh ng thành công đáng k , r t h a h n

ự ệ ệ ợ ượ ử khi th c hi n quy mô công nghi p. H p kim nhôm đ c x  lí trong 30

ổ

ợ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 73

ớ ướ ộ ề ặ ồ ế ề ạ ớ giây v i n c sôi đã t o m t b  m t g  gh  nên sau bi n tính v i acid

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

ờ ớ ồ ớ ướ ế ộ stearic 24 gi v i n ng đ  5mmol/l đã cho góc ti p xúc v i n ạ   c đ t

ổ

ợ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 74

154o.

ự

ẩ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Th c Ph m Tp.HCM

ệ

ị

Tr ọ Khoa Công Ngh  Hóa H c

ề ễ GVHD: Ths.Nguy n Th  Thanh Hi n

Ả Ệ TÀI LI U THAM KH O

7.

8.

[1] W. Barthlott, C. Neinhuis, Planta 202 (1) (1997).

[2] K. Koch, W. Barthlott, Philos Trans Roy Soc A: Math, Phys Eng Sci 367 (2009)

1487–1509.

[3] X.­M. Li, D. Reinhoudt, M. Crego­Calama, Chem. Soc. Rev. 36 (8) (2007) 1350.

[4] I. Bayer, A. Steele, A. Brown, E. Loth, Appl. Phys. Express 2 (12) (2009) 125­

128.

[5] S. Minko, M. Muller, M. Motornov, M. Nitschke, K. Grundke, M. Stamm, J.

Am. Chem. Soc. 125 (2003) 3896.

[6] S. Wang, L. Feng, L. Jiang, Adv. Mater. 18 (2006) 767.

[8] W.B. Zhang, Z. Shi, F. Zhang, X. Liu, J. Jin, L. Jiang, Superhydrophobic and

super­oleophilic   PVDF   membranes   for   effective   separation   of   water­in­oil

emulsions with high flux, Adv. Mater. 25 (2013) 2071–2076.

[9] L. Feng, Y. Zhang, J. Xi, Y. Zhu, N. Wang, F. Xia, L. Jiang,  Langmuir  24

(2008) 4114–4119.

[10] M. Kang, R. Jung, H.S. Kim, h.J. Jin,  Colloids Surf. A: Physicochem. Eng.

Aspects 313­314 (2008) 411.

[11]   Y.C.   Jung,   B.   Bhushan,  Biomimetic   structures   for   fluid   drag   reduction   in

laminar and turbulent flows, J. Phys. Condens. Matter. 22 (2010) 035104–35111,

to ­9.

[12] K. Koch, B. Bhushan, W. Barthlott, Soft Matter 4 (2008) 1943–1963.

[13] B. Bhushan, M. Nosonovsky, Philos.  Trans.  Roy. Soc. A: Math., Phys. Eng.

ổ

ợ

ề ặ

ấ

ố

Ứ

ụ

T ng H p B  M t Siêu Ch ng Th m (Superhydrophobic) Và  ng D ng

ễ SVTT: Nguy n Tuân Trang 75

Sci. 368 (2010) 4713–4728.