Gần đây, một công trình nghiên cứu của trường đại học Boston (Hoa Kỳ) vừa được đăng trên tạp chí danh tiếng Nature Communications có sử dụng Lưu biến kế đa năng Discovery Hybrid Rheometer DHR-2 của TA Instruments. Công trình nghiên cứu về đặc tính phản ứng nhiệt cho vật liệu kết dính polycarbonate bền vững trong điều kiện khô và ướt.
Keo dán cảm áp lực (Pressure sensitive adhesives) có mặt trong khắp các sản phẩm hàng hóa như băng dính, băng bó, nhãn dán, bao bì và vật liệu cách nhiệt. Với việc các sản phẩm nhựa sử dụng một lần chiếm phân nửa sản lượng nhựa hàng năm, điều cần thiết đối với các nhà nghiên cứu là tìm ra các vật liệu nhựa tương lai với hiệu suất vượt trội so với các vật liệu thông thường mà vẫn ưu tiên đảm bảo thân thiện với môi trường. Nghiên cứu này cho thấy một loạt các chất kết dính polymer bền vững hoạt động trong cả môi trường khô và ướt. Quá trình terpolyme hóa (terpolymerization) của propylene oxide, glycidyl butyrate và CO2, được xúc tác bởi phức hợp coban salen mang muối amoni bậc bốn, tạo ra poly(propylene-co-glycidyl butyrate carbonate) (PPGBC). Hệ polymer kết dính này, được tạo nên bởi các thành phần thân thiện với môi trường giảm tối thiểu các nguy có lên môi trường đồng thời thể hiện khả năng bám dính đa dạng lên các loại bề mặt khác nhau.
Trong các chất kết dính được nghiên cứu, PPGBC-56 cho thấy khả năng bám dính siêu việt. Lưu biến kế đa năng DHR-2 đã được sử dụng để kiểm tra khả năng kết dính ở nhiệt độ phòng lên các loại bề mặt có bản chất hóa học hoàn toàn khác nhau (thủy tinh, kim loại, gỗ, PTFE) như trong hình 1. Ngoài ra, kết quả phân tích của DHR-2 cũng cho thấy PPGBC-56 có đặc tính đáp ứng nhiệt độ theo mong muốn (kết dính ở 37oC và mất kết dính ở 50oC) như trong hình 2.
Hình 1. Lực tách của PPGBC-56 áp dụng cho 4 loại bề mặt khác nhau (thủy tinh, kim loại, gỗ, PTFE) ở điều kiện nhiệt độ phòng
.png)
Hình 2. Lực tách của PPGBC-56 ở các nhiệt độ khác nhau trong điều kiện khô và ướt
Theo ước tính, những chất kết dính này sẽ mất tầm hơn 1 năm để phân hủy hoàn toàn trong môi trường, so với rác thải nhựa thường sẽ tốn hàng trăm năm. Như vậy là, sau hơn 2 năm thử nghiệm, nhóm nghiên cứu của trường đại học Boston đã thành công trong việc tìm ra chất keo dính có thể dễ dàng thích nghi với nhiều ứng dụng công nghiệp và y tế, vừa thân thiện với môi trường vừa có đặc tính hiệu năng ưu việt. Hơn nữa, thành phần CO2 được sử dụng trong quá trình tạo polymer kết dính có thể góp phần làm giảm CO2 đi vào khí quyển. Do đó, đây vừa là một chiến thắng cho môi trường vừa là một chiến thắng cho người tiêu dùng (vì CO2 là một nguyên liệu thô có giá rẻ).
Vũ Sỹ
Đội ngũ chuyên gia của Thăng Long sẵn sàn hỗ trợ bạn lựa chọn giải pháp phù hợp
Sự ngưng tụ hơi nước trong các cấu trúc hình học bị giới hạn, hay còn gọi là sự ngưng tụ mao dẫn, là một hiện tượng cơ bản với những hệ quả sâu rộng. Mặc dù các lỗ ưa nước cho phép hình thành chất lỏng từ hơi chưa bão hòa mà không cần cung cấp năng lượng, chất ngưng tụ thường bị kẹt lại trong các cấu trúc này, làm hạn chế tính ứng dụng thực tiễn. Trong nghiên cứu này, chúng tôi khảo sát việc sử dụng các màng hạt nano thâm nhập polyme có cấu trúc lỗ nano lưỡng tính (nanoporous polymer- infiltrated nanoparticle films), có khả năng ngưng tụ và giải phóng nước lỏng trong điều kiện đẳng nhiệt và chưa bão hòa. Bằng cách điều chỉnh tỷ lệ polyme và kích thước hạt nano, chúng tôi tối ưu hóa quá trình ngưng tụ và hình thành giọt nước. Khi áp suất hơi tăng, các khoảng trống được lấp đầy bởi chất ngưng tụ, sau đó chúng tiết ra bề mặt dưới dạng các giọt nước vi kích thước micro. Hiện tượng này hình thành từ sự cân bằng giữa tính kỵ nước của polyme và tính mao dẫn, cho thấy cách thức các cấu trúc nano lưỡng tính có thể thúc đẩy quá trình thu hồi nước khả thi. Những phát hiện của chúng tôi cung cấp các định hướng thiết kế cho những loại vật liệu hỗ trợ thu nước tiết kiệm năng lượng và quản lý nhiệt mà không cần nguồn năng lượng từ bên ngoài.
