Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu tổng hợp kẽm borat, nhôm hydroxit và hydrotalcit dạng tấm nano ứng dụng chế tạo polyme compozit chống cháy

Trong bối cảnh yêu cầu về an toàn cháy nổ ngày càng nghiêm ngặt, việc phát triển các vật liệu polyme có khả năng chống cháy hiệu quả là vô cùng cấp thiết. Các chất chống cháy truyền thống thường đối mặt với những thách thức về hiệu suất, tác động môi trường và sức khỏe. Khoa học vật liệu nano đã mở ra hướng đi mới với tiềm năng vượt trội trong việc cải thiện tính chất này nhờ diện tích bề mặt lớn và hoạt tính đặc biệt của các hạt ở kích thước nano. Nghiên cứu này tập trung vào việc tổng hợp và ứng dụng kẽm borat nano, nhôm hydroxit nano, và hydrotalcit nano để chế tạo polyme compozit chống cháy, hướng đến mục tiêu nâng cao khả năng kháng cháy và an toàn cho các sản phẩm polyme. Mục tiêu là phát triển giải pháp bền vững và hiệu quả hơn cho ngành công nghiệp vật liệu.

Các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực kỹ thuật hóa học và vật liệu polyme, kỹ sư vật liệu, chuyên gia về an toàn cháy nổ, và các nhà khoa học quan tâm đến phát triển vật liệu chống cháy bền vững.

Luận án này trình bày một nghiên cứu toàn diện về tổng hợp và ứng dụng của ba loại vật liệu vô cơ dạng tấm nano tiên tiến: kẽm borat nano (nZB), nhôm hydroxit nano (nATH) và hydrotalcit nano (nHT), nhằm mục đích chế tạo các polyme compozit chống cháy hiệu suất cao. Nghiên cứu tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp các hạt nano này, đồng thời đặc trưng chi tiết về hình thái, cấu trúc và tính chất nhiệt của chúng thông qua các phương pháp phân tích như SEM, XRD, TGA, DTG và FT-IR. Tiếp theo, các vật liệu nano này được tích hợp vào nền nhựa polypropylen (PP) và nhựa epoxy (EP), hai loại polyme phổ biến, để đánh giá khả năng cải thiện tính chất chống cháy. Các tính chất chống cháy của compozit thu được sẽ được kiểm tra nghiêm ngặt bằng các tiêu chuẩn như UL94-V và chỉ số oxy giới hạn (LOI), cùng với việc phân tích tính chất nhiệt và cơ học. Đặc biệt, luận án còn đi sâu vào cơ chế chống cháy của các compozit nano, bao gồm khả năng tạo lớp than cách nhiệt và các tương tác vật lý, hóa học ở cấp độ nano. Giá trị ứng dụng của nghiên cứu nằm ở việc cung cấp các giải pháp mới, hiệu quả và thân thiện hơn với môi trường để nâng cao khả năng chống cháy của vật liệu polyme, giảm thiểu nguy cơ hỏa hoạn và thiệt hại. Kết quả nghiên cứu có thể đóng góp vào việc phát triển các vật liệu an toàn hơn cho nhiều lĩnh vực như xây dựng, giao thông vận tải và điện tử, đồng thời mở rộng hiểu biết về vai trò của cấu trúc nano trong cơ chế chống cháy của polyme.