Mở khóa cơ chế của bề mặt chống chất lỏng

Nghiên cứu mới nhất, được công bố trong bài báo “Exploring Wettability of Re-Entrant Microstructures: Effects of Geometry and Material Composition” trên tạp chí Advanced Materials Interfaces, đã đưa ra những khám phá thú vị. Nghiên cứu sinh tiến sĩ Vũ Huy Hoàng là tác giả chính, và GS.TS Nguyễn Nam Trung là một trong hai tác giả liên hệ.

Nhóm nghiên cứu tại Trung tâm Công nghệ Vi mô và Nano Queensland (Đại học Griffith) đã khám phá cách các cấu trúc vi mô tái nhập có thể chống lại nước và các chất lỏng khác.

Bài báo của nhóm, được chọn là “Lựa chọn của biên tập viên” và xuất hiện trên trang bìa tạp chí, đã phân tích cách các yếu tố như hình dạng, vật liệu và khoảng cách giữa các vi cấu trúc ảnh hưởng đến khả năng chống thấm hoặc lan truyền chất lỏng.

TS. Navid Kashaninejad, một nhà nghiên cứu chính, chia sẻ: “Nghiên cứu của chúng tôi giúp làm sáng tỏ lý do tại sao một số bề mặt có khả năng đẩy lùi chất lỏng tốt hơn những bề mặt khác”.

Ông nhấn mạnh rằng sự hiểu biết này cho phép các nhà khoa học thiết kế bề mặt có khả năng đẩy lùi hoặc thu hút chất lỏng, mở ra tiềm năng cho các ứng dụng quan trọng như vật liệu tự làm sạch hoặc bề mặt tránh bám bẩn.

Nhóm nghiên cứu tập trung vào hai loại vật liệu chính: silicon dioxide (SiO2) và silicon carbide (SiC), mỗi loại đều có những tính chất riêng biệt. Mặc dù SiC vốn có tính chất kỵ nước (đẩy nước) tự nhiên, nghiên cứu phát hiện rằng hình dạng tổng thể, đặc biệt là khoảng cách và hình dạng giữa các vi cấu trúc đóng vai trò quyết định trong hành vi tương tác chất lỏng khi so với vai trò của bản thân vật liệu.

Cụ thể, họ phát hiện rằng các vi cấu trúc tái nhập với khoảng cách lớn hơn giữa chúng có thể giữ lại các túi khí, giúp tăng khả năng chống thấm và ngăn chặn chất lỏng lan rộng hoàn toàn trên bề mặt.Những phát hiện mới về sự cân bằng phức tạp giữa đặc tính vật liệu và cấu trúc mang lại tiềm năng lớn trong việc thiết kế các bề mặt chống thấm chất lỏng với hiệu quả cao.

Nhóm nghiên cứu cho biết, các tác động từ những phát hiện này có phạm vi rộng. Trong công nghệ môi trường, bề mặt tự làm sạch có thể giảm chi phí bảo trì và cải thiện hiệu suất trong các lĩnh vực như pin Mặt trời và lớp phủ chống thấm nước.

Trong lĩnh vực y sinh, vật liệu chống chất lỏng có thể giúp phát triển các thiết bị y tế kháng lại sự tích tụ của vi khuẩn, cải thiện vệ sinh và an toàn cho bệnh nhân.

“Những phát hiện này cũng mở ra cánh cửa cho những vật liệu có thể chịu được điều kiện khắc nghiệt, chẳng hạn như nhiệt độ cao hoặc hóa chất mạnh, nhờ vào việc sử dụng những vật liệu như silicon carbide”, đại diện nhóm nghiên cứu chia sẻ.

Theo các nhà nghiên cứu, kết quả này không chỉ mở rộng hiểu biết về khoa học bề mặt mà còn khẳng định vị trí dẫn đầu của Đại học Griffith trong thiết kế vật liệu tiên tiến. Nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ tiếp tục khám phá sâu hơn để phát triển những ứng dụng vượt trội trong nhiều ngành công nghiệp.