Tổng Hợp Nanocomposite và Vật Liệu Che Chắn Tia UV Trên Nền Polyvinyl Alcohol và Bã Cà Phê

• Tác giả: Trần Công Chánh
• Người hướng dẫn: TS. Giang Ngọc Hà
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học
• Đề tài: Tổng Hợp Nanocomposite Và Vật Liệu Che Chắn Tia UV Từ Polyvinyl Alcohol Và Bã Cà Phê
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tình hình nghiên cứu
• 1.1.1. Tình hình nghiên cứu về vật liệu che chắn tia UV (UV-SM)
• 1.1.2. Tình hình nghiên cứu về vật liệu polymer nanocomposites (PNC)
• 1.2. Mục tiêu của khóa luận
• 1.3. Cơ sở lý luận và giả thiết khoa học
• 1.4. Tổng quan về nguồn nguyên liệu
• 1.4.1. Vật liệu che chắn tia UV (UV-SM)
• 1.4.2. Vật liệu polymer nanocomposites (PNC)
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Hóa chất và nguyên vật liệu
• 2.2. Phương pháp chế tạo mẫu
• 2.3. Phương pháp tạo dịch chiết
• 2.4. Phương pháp chế tạo các hạt nano (NPs)
• 2.5. Phương pháp chế tạo màng
• 2.6. Các phương pháp phân tích cấu trúc và tính chất của vật liệu
• 2.6.1. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS
• 2.6.2. Phương pháp kính hiển vi quang học Optical microscope (OM)
• 2.6.3. Phương pháp tán xạ ánh sáng động Dynamic light scattering (DLS)
• 2.6.4. Phương pháp quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)
• 2.6.5. Phương pháp nhiệt trọng lượng Thermogravimetric analysis (TGA)
• 2.6.6. Phương pháp kiểm tra độ bền kéo
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Vật liệu che chắn tia UV (UV-SM) trên cơ sở poly(vinyl alcohol) kết hợp với dịch chiết từ bã cà phê đã qua sử dụng
• 3.2. Kết quả phân tích dịch chiết tạo thành
• 3.3. Kết quả phân tích vật liệu che chắn tia UV (UV-SM)
• 3.4. Vật liệu polymer nanocomposites trên cơ sở poly(vinyl alcohol) và các hạt nano (NPs) được tạo thành từ bã cà phê đã qua sử dụng
• 3.4.1. Kết quả quá trình nghiền bi
• 3.4.2. Kết quả tạo các hạt nano (NPs) bằng phương pháp đồng hóa siêu âm (Sonication method)
• 3.4.3. Kết quả phân tích vật liệu polymer nanocomposites (PNC)
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về Nanocomposite và Vật Liệu Che Chắn Tia UV

Nanocomposite và vật liệu che chắn tia UV đang trở thành xu hướng nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực vật liệu sinh học. Sự kết hợp giữa Polyvinyl Alcohol (PVA) và bã cà phê không chỉ mang lại hiệu quả trong việc bảo vệ khỏi tia UV mà còn góp phần vào việc phát triển các vật liệu thân thiện với môi trường. Việc sử dụng nguyên liệu tự nhiên như bã cà phê giúp giảm thiểu ô nhiễm và tạo ra các sản phẩm có khả năng phân hủy sinh học.

1.1. Tình hình nghiên cứu về Vật Liệu Che Chắn Tia UV

Tia UV có nhiều ứng dụng trong đời sống, nhưng cũng gây hại cho sức khỏe con người. Nghiên cứu gần đây cho thấy, việc sử dụng bã cà phê làm chất lọc tia UV có thể cải thiện đáng kể khả năng che chắn, với độ hấp thu lên đến 99,4% trong vùng UVB.

1.2. Tình hình nghiên cứu về Nanocomposite

Nanocomposite được tạo ra từ các nguyên liệu tự nhiên như bã cà phê đang được nghiên cứu mạnh mẽ. Các nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng bã cà phê không chỉ cải thiện tính chất cơ học mà còn giúp tạo ra các sản phẩm an toàn cho sức khỏe.

II. Vấn đề và Thách thức trong Nghiên cứu Vật Liệu Che Chắn Tia UV

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc phát triển vật liệu che chắn tia UV từ Polyvinyl Alcohol và bã cà phê vẫn gặp phải một số thách thức. Các vấn đề như độ bền, khả năng phân hủy và chi phí sản xuất cần được giải quyết để đảm bảo tính khả thi trong ứng dụng thực tiễn.

2.1. Độ bền và Tính ổn định của Vật Liệu

Độ bền của vật liệu che chắn tia UV là một yếu tố quan trọng. Nghiên cứu cho thấy, việc kết hợp PVA với bã cà phê có thể cải thiện độ bền kéo, nhưng cần phải kiểm tra tính ổn định nhiệt để đảm bảo hiệu quả lâu dài.

2.2. Chi phí sản xuất và Tính khả thi

Chi phí sản xuất vật liệu từ bã cà phê cần được xem xét kỹ lưỡng. Việc sử dụng nguyên liệu tự nhiên có thể giảm chi phí, nhưng quy trình sản xuất cần được tối ưu hóa để đảm bảo tính khả thi trong thương mại.

III. Phương pháp Chế tạo Vật Liệu Che Chắn Tia UV từ Bã Cà Phê

Phương pháp chế tạo vật liệu che chắn tia UV từ bã cà phê và PVA bao gồm nhiều bước quan trọng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, phương pháp đúc từ dung dịch (Solution casting) là một trong những cách hiệu quả nhất để tạo ra màng che chắn tia UV.

3.1. Quy trình Chế tạo Màng từ Dịch Chiết Bã Cà Phê

Quy trình chế tạo màng bắt đầu bằng việc chiết xuất dịch từ bã cà phê, sau đó hòa tan PVA trong nước cất. Dịch chiết được thêm vào dung dịch PVA và đổ khuôn để tạo thành màng. Kết quả cho thấy, màng có khả năng che chắn tia UV tốt.

3.2. Phân tích Tính chất của Màng Che Chắn Tia UV

Sau khi chế tạo, màng được phân tích bằng các phương pháp như quang phổ hấp thụ UV-Vis và phân tích nhiệt trọng lượng (TGA). Kết quả cho thấy, màng có độ hấp thu tia UV cao và tính ổn định nhiệt tốt.

IV. Ứng dụng Thực tiễn của Nanocomposite và Vật Liệu Che Chắn Tia UV

Nanocomposite và vật liệu che chắn tia UV có nhiều ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm và bao bì. Việc sử dụng bã cà phê làm nguyên liệu không chỉ giúp bảo vệ sản phẩm khỏi tia UV mà còn góp phần vào việc phát triển các sản phẩm bền vững.

4.1. Ứng dụng trong Ngành Bao Bì Thực Phẩm

Vật liệu che chắn tia UV có thể được sử dụng trong bao bì thực phẩm để bảo vệ sản phẩm khỏi tác động của ánh sáng. Điều này giúp kéo dài thời gian bảo quản và đảm bảo chất lượng thực phẩm.

4.2. Tiềm năng trong Ngành Công Nghiệp Sinh Học

Nanocomposite từ bã cà phê có tiềm năng lớn trong ngành công nghiệp sinh học. Việc phát triển các sản phẩm từ nguyên liệu tự nhiên không chỉ thân thiện với môi trường mà còn an toàn cho sức khỏe con người.

V. Kết luận và Tương lai của Nghiên cứu Vật Liệu Che Chắn Tia UV

Nghiên cứu về nanocomposite và vật liệu che chắn tia UV từ Polyvinyl Alcohol và bã cà phê mở ra nhiều cơ hội mới trong việc phát triển vật liệu thân thiện với môi trường. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn và giải pháp bền vững cho ngành công nghiệp.

5.1. Hướng nghiên cứu trong Tương lai

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và cải thiện tính chất của vật liệu. Việc khám phá thêm các nguyên liệu tự nhiên khác cũng là một hướng đi tiềm năng.

5.2. Tác động đến Ngành Công Nghiệp và Môi Trường

Việc phát triển vật liệu che chắn tia UV từ bã cà phê không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra các sản phẩm an toàn cho sức khỏe. Điều này có thể tạo ra tác động tích cực đến ngành công nghiệp và môi trường.