Nghiên Cứu Đưa Nano Oxit Kim Loại TiO2 Lên Vải Cho Ứng Dụng Tự Làm Sạch

Thí nghiệm đầu tiên về bề mặt tự làm sạch được tạo ra vào năm 1995, sử dụng màng titan đioxit (TiO2) trong suốt phủ lên kính. Ứng dụng thương mại đầu tiên của bề mặt tự làm sạch này được phát triển bởi Pilkington Glass vào năm 2001. Từ đó, titan đioxit được nghiên cứu ở dạng hạt nano có thể được đưa vào các bề mặt vật liệu khác để cho phép chúng tự làm sạch. Nghiên cứu liên quan đến bề mặt tự làm sạch trên vải đã nhận được sự quan tâm đáng kể trong cộng đồng khoa học do các ứng dụng tiềm năng của chúng trong công nghiệp và cuộc sống hàng ngày.

Vải bông tự làm sạch có tiềm năng ứng dụng phổ biến vào cuộc sống như quần áo hàng ngày, trang phục chống nắng, chăn ga, mền, gối, trong đồ trang trí nội thất, vải bọc đồ gỗ và nội thất ô tô, vải dùng trong nhà bếp, khăn mặt; trong lĩnh vực y tế dùng làm khăn trải giường và khăn che phẫu thuật. Theo luận văn của Vũ Thu Thủy, việc sử dụng loại vải này đồng thời giúp tiết kiệm điện, nước và hóa chất giặt tẩy, góp phần bảo vệ môi trường.

Các phương pháp xử lý hoàn tất thông thường nhằm nâng cao các tính chất khác nhau cho vải thường không có hiệu quả vĩnh viễn và vải sẽ mất các chức năng của chúng sau khi giặt hoặc mặc. Theo nghiên cứu của Vũ Thu Thủy, công nghệ nano có thể cung cấp độ bền cao cho các loại chức năng vải, do các hạt nano có tỷ lệ diện tích bề mặt trên khối lượng lớn và năng lượng bề mặt cao, do đó thể hiện ái lực tốt hơn đối với các loại vải, dẫn đến sự gia tăng độ bền của chức năng mà các hạt nano mang lại.

Ngoài ra, một lớp hạt nano trên vải sẽ không ảnh hưởng đến khả năng thoát ẩm, thoáng khí hoặc cảm giác tay của chúng. Do đó, sự quan tâm trong việc sử dụng công nghệ nano trong ngành dệt may đang tăng lên. Công nghệ tự làm sạch trong lĩnh vực dệt may rất được quan tâm nhằm giải quyết các vấn đề môi trường, xử lý nước thải dệt nhuộm, tiết kiệm nước cho quá trình giặt. Những nghiên cứu đã được công bố kết hợp khả năng quang hóa từ công nghệ nano và tính kị nước từ tự nhiên (ví dụ, hiệu ứng kị nước lá sen) ứng dụng tạo vật liệu tự làm sạch, đã được triển khai nghiên cứu và tạo sản phẩm thương mại rất thành công.

Việc tiến hành đưa nano oxit kim loại lên trên bề mặt vải bông sẽ giúp bổ sung khả năng tự làm sạch cho vải, bản chất là quá trình tạo lớp phủ bề mặt có khả năng siêu kị nước (kháng bẩn) hay phân hủy chất màu dựa vào nguyên lý quang xúc tác. Các hạt nano này có thể được đưa lên vải theo nhiều phương pháp khác nhau: ngâm tẩm, phun phủ, ngấm ép hoặc tổng hợp (ngâm kết hợp phun vật liệu tráng lên vải đã xử lý hoàn tất với nhũ tương hạt nano hoặc dung dịch phân tán hạt nano).

Hạt nano TiO2 đóng vai trò là chất bán dẫn sẽ tham gia vào phản ứng oxy hóa khử với các hợp chất hữu cơ khác nhau khi được tác động dưới điều kiện chiếu sáng thích hợp, phân hủy các loại chất hữu cơ gây ô nhiễm, chất màu trong các chất bẩn, ngoài ra còn có khả năng tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh. Các hạt bán dẫn TiO2 này không tự thay đổi hoặc mất đi trong phản ứng hóa học mà chỉ đóng vai trò là chất xúc tác, thúc đẩy các phản ứng trao đổi diễn ra nhanh hơn.

Trong khuôn khổ luận văn này, đối tượng được tập trung nghiên cứu là xử lý chất màu trên vải bông 100% màu trắng dựa vào nguyên lý quang xúc tác của TiO2 được tổng hợp theo phương pháp sol-gel. Mục đích nghiên cứu của luận văn là tạo ra vải có chứa nano oxit kim loại TiO2 cho ứng dụng tự làm sạch. Đối tượng nghiên cứu: vải bông dệt thoi màu trắng, nano TiO2 tổng hợp theo phương pháp sol-gel.

Nghiên cứu quá trình xử lý phủ nano TiO2 lên vải bằng phương pháp ngâm tẩm. Đánh giá đặc tính tự làm sạch theo hai cơ chế quang xúc tác (phân tích sự biến đổi màu sắc) và kị nước (góc tiếp xúc). Đánh giá một số tính chất tiện nghi của vải bông được xử lý bằng nano TiO2 theo các tiêu chuẩn quốc tế và trong nước.

Kết quả nghiên cứu của việc nghiên cứu đưa nano TiO2 lên vải cho ứng dụng tự làm sạch có thể ứng dụng trong ngành dệt may, mang lại tính sinh thái và bảo vệ môi trường. Việc sử dụng loại vải này đồng thời giúp tiết kiệm điện, nước và hóa chất giặt tẩy, góp phần bảo vệ môi trường.

Cần có thêm nhiều nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm giá thành và đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Việc nghiên cứu các phương pháp phủ nano TiO2 thân thiện với môi trường cũng là một hướng đi quan trọng. Ngoài ra, cần tập trung vào việc cải thiện độ bền của lớp phủ nano trên vải để đảm bảo hiệu quả tự làm sạch lâu dài.