Luận văn thạc sĩ về chế tạo sợi polyme quang học ứng dụng trong cảm biến cyanua

Sợi polyme quang học đã trở thành một trong những vật liệu quan trọng trong lĩnh vực cảm biến nhờ vào tính năng quang học đặc biệt của chúng. Trong bối cảnh hiện nay, việc phát hiện các chất độc hại như cyanua là rất cần thiết cho sức khỏe con người. Cảm biến quang học sử dụng sợi polyme có khả năng phát hiện các ion cyanua ở nồng độ rất thấp, từ đó giúp bảo vệ sức khỏe và môi trường. Việc phát triển các cảm biến này không chỉ có giá trị trong nghiên cứu khoa học mà còn trong ứng dụng thực tiễn, như trong ngành công nghiệp thực phẩm và môi trường. Sợi polyme quang học có thể được chế tạo từ các loại vật liệu như PMMA và LLDPE, mang lại tính linh hoạt và độ bền cao. Theo nghiên cứu, việc kết hợp các nhóm chức hóa học vào trong cấu trúc sợi polyme giúp tăng cường khả năng nhận biết cyanua, tạo ra sản phẩm có khả năng ứng dụng cao trong thực tế.

Quá trình chế tạo vật liệu sợi polyme quang học bắt đầu bằng việc tổng hợp polyme PMMA có chứa gốc spirooxazine, một hợp chất có khả năng tương tác với anion CN-. Sau đó, PMMA sẽ được trộn hợp với LLDPE để tạo ra sợi polyme quang học. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng tỉ lệ trộn hợp tối ưu giữa PMMA và LLDPE là 20:100 theo khối lượng, cho thấy khả năng cơ tính vượt trội với ứng suất kéo đứt cực đại đạt 32 MPa. Việc sử dụng các phương pháp phân tích như FT-IR và NMR giúp xác định cấu trúc và tính chất của sợi polyme, từ đó đánh giá khả năng cảm biến của chúng. Sợi polyme quang học không chỉ có khả năng phát hiện cyanua mà còn có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhờ vào tính năng quang học của chúng.

Khả năng cảm biến của sợi polyme quang học được đánh giá thông qua việc thử nghiệm trong môi trường có chứa cyanua. Kết quả cho thấy sợi polyme có thể phát hiện cyanua ở nồng độ rất thấp, điều này rất quan trọng trong việc giám sát chất độc trong môi trường. Các thí nghiệm cho thấy rằng sợi polyme quang học có khả năng thay đổi màu sắc khi tiếp xúc với các ion cyanua, điều này cho phép nhận biết bằng mắt thường mà không cần thiết bị phức tạp. Hơn nữa, nghiên cứu cũng chỉ ra rằng sợi polyme có khả năng chọn lọc cao đối với cyanua so với các chất khác, làm tăng tính khả thi trong ứng dụng thực tế của chúng. Điều này mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các cảm biến hóa học có khả năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như bảo vệ môi trường và an toàn thực phẩm.

Nghiên cứu về sợi polyme quang học ứng dụng làm cảm biến cyanua không chỉ có giá trị khoa học mà còn mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn. Việc phát triển các cảm biến này giúp nâng cao khả năng phát hiện chất độc hại trong môi trường, đảm bảo an toàn cho con người và hệ sinh thái. Hơn nữa, với tính năng nhận biết dễ dàng và khả năng hoạt động trong nhiều điều kiện khác nhau, các cảm biến này có thể được ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm, y tế và bảo vệ môi trường. Tính khả thi và hiệu quả của sợi polyme quang học trong việc phát hiện cyanua mở ra cơ hội cho việc phát triển các sản phẩm thương mại, góp phần vào việc bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường sống.