Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng vật liệu polymer nanocomposite trên cơ sở nhựa polyester không no (PEKN) gia cường bằng vật liệu nano TiO₂/Graphene Oxide (PEKN/TiO₂/GO) và khả năng ứng dụng

Ngành vật liệu xây dựng, đặc biệt là các vật liệu ốp lát ngoài trời và đá nhân tạo, đang đối mặt với thách thức lớn về độ bền và khả năng chống chịu điều kiện môi trường khắc nghiệt như tia UV, nhiệt độ và hóa chất. Nhựa polyester không no (PEKN) là lựa chọn phổ biến nhưng lại hạn chế về khả năng kháng UV và độ bền thời tiết. Nghiên cứu này trình bày một giải pháp tiềm năng thông qua việc tổng hợp và đặc trưng vật liệu polymer nanocomposite trên cơ sở PEKN gia cường bằng các vật liệu nano tiên tiến như TiO2 và graphene oxide (GO), được tổng hợp bằng phương pháp điện hóa thân thiện với môi trường và hiệu quả. Mục tiêu là nâng cao khả năng chống tia UV và mở rộng ứng dụng của chúng trong các sản phẩm ngoài trời.

Các nhà khoa học, kỹ sư, nghiên cứu sinh và chuyên gia trong lĩnh vực vật liệu polymer, kỹ thuật hóa học, công nghệ nano và vật liệu xây dựng, đặc biệt là những người quan tâm đến phát triển vật liệu bền vững, chống UV cho ứng dụng ngoài trời.

Luận án tập trung vào việc nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng các vật liệu polymer nanocomposite tiên tiến nhằm khắc phục những hạn chế về khả năng kháng tia UV và độ bền của nhựa polyester không no (PEKN) trong các ứng dụng ngoài trời, đặc biệt là đá nhân tạo. Nghiên cứu thực hiện chế tạo thành công vật liệu nanocomposite trên cơ sở PEKN kết hợp với nano TiO2, nano GO và hệ lai e-TiO2/e-GO, trong đó các hạt nano được tổng hợp bằng phương pháp điện hóa và kỹ thuật tổng hợp in-situ trong quá trình trùng ngưng nóng chảy. Các nội dung chính bao gồm khảo sát đặc trưng tính chất của PEKN/e-TiO2, PEKN/e-GO (có so sánh với GO thương mại) và PEKN/e-TiO2/e-GO, đồng thời làm rõ mối tương tác giữa các pha gia cường và ảnh hưởng của chúng đến tính chất tổng thể của vật liệu. Về ý nghĩa khoa học, luận án cung cấp cơ sở lý thuyết sâu sắc về tương tác hóa lý giữa hạt nano và nền polymer, giải thích cơ chế bảo vệ vật liệu khỏi tia UV, nơi e-TiO2 hấp thụ UV và giảm hoạt tính quang xúc tác, trong khi e-GO hấp thụ/phản xạ UV và cải thiện cơ tính, nhiệt. Luận án cũng xây dựng cơ sở dữ liệu khoa học về ảnh hưởng của hình thái và phân tán hạt nano. Về mặt thực tiễn, các polymer nanocomposite được phát triển thể hiện khả năng chống tia UV vượt trội và độ bền cơ học, thời tiết cao, đã được thử nghiệm pilot và ứng dụng thành công trong sản xuất đá nhân tạo. Kết quả này không chỉ thúc đẩy vật liệu xanh mà còn hỗ trợ nội địa hóa công nghệ nano, mở ra tiềm năng thương mại hóa rộng lớn cho các sản phẩm bền vững trong ngành xây dựng. Tính mới của nghiên cứu nằm ở việc lần đầu tiên ứng dụng kỹ thuật tổng hợp in-situ để chế tạo hệ nanocomposite PEKN gia cường đồng thời bằng e-TiO2 và e-GO, với khả năng chống tia UV được cải thiện đáng kể từ 40-80% so với vật liệu nền.