Các nhà nghiên cứu của Trường Đại học Sydney (Australia) đã quan sát thấy những phân tử dầu giữ lại đặc tính “giống như chất lỏng” của chúng khi được liên kết hóa học dưới dạng một lớp cực mỏng với bề mặt rắn. Hiện tượng này mở ra những khả năng mới để thiết kế các vật liệu bền vững có đặc tính chống dính.
Các phát hiện được công bố trên tạp chí Angewandte Chemie. Nghiên cứu dẫn đầu bởi Tiến sĩ Isaac Gresham cùng Giáo sư Chiara Neto và sinh viên danh dự Seamus Lilley từ Trường Hóa học và Nano Sydney, Tiến sĩ Kaloian Koynov từ Viện Nghiên cứu Polyme Max Planck, Tiến sĩ Andrew Nelson từ Trung tâm Tán xạ neutron Australia.
Các lớp phủ “giống như chất lỏng” này được gọi là bề mặt chất lỏng liên kết cộng hóa trị trơn trượt (SCALS). Chúng được sản xuất từ silicon hoặc polyetylen glycol. Cả hai đều phân hủy thành các sản phẩm phụ vô hại trong môi trường. SCALS là chất chống dính mà không dựa vào các polyme perflo (PFAS), được gọi là “hóa chất vĩnh viễn”, thường được sử dụng vì đặc tính bám dính thấp.
“Các lớp giống như chất lỏng này cực kỳ trơn đối với hầu hết chất gây ô nhiễm. Điều này rất tốt để tăng hiệu quả truyền nhiệt và thu nước. Chúng ngăn chặn sự tích tụ cặn và chống lại sự bám dính của băng và vi khuẩn. Từ đó, đưa chúng ta tiến một bước gần hơn đến thế giới tự làm sạch”, Giáo sư Neto - người đứng đầu Phòng thí nghiệm Giao diện Nano tại Trường Đại học Sydney cho biết.
Các lớp siêu mỏng nano trơn, dày từ 2 - 5 tỷ mét hoặc mỏng hơn 10.000 lần so với sợi tóc người, được tạo thành từ những phân tử dầu chỉ dài một trăm nguyên tử.
Giáo sư Neto cho biết: “Một giọt nước lướt trên màng dầu dày mà không có ma sát. Song, nếu loại bỏ hoàn toàn màng dầu, chẳng hạn bằng cách sử dụng xà phòng, thì hầu hết các giọt nước sẽ dính vào bề mặt rắn. Lớp dầu trên một bề mặt rắn có thể mỏng đến mức nào trước khi nó không còn ‘dạng chất lỏng’ nữa?”.
Để làm sáng tỏ những bí mật về lớp phủ chất lỏng siêu mỏng, nhóm nghiên cứu đã sử dụng hai kỹ thuật để “nhìn thấy” các lớp bề mặt. Kỹ thuật đầu tiên là quang phổ lực đơn phân tử. Nhóm đã đo chiều dài của các phân tử riêng lẻ và lực cần thiết để kéo căng hoặc nén chúng. Thứ hai là phép đo phản xạ neutron. Phương pháp này cho phép các nhà khoa học đo chiều dài và mật độ ghép của phân tử.
Giáo sư Neto cho biết: “Chúng tôi nhận thấy rằng nếu các phân tử chất lỏng quá ngắn và được ghép thưa thớt trên bề mặt chất rắn, chúng sẽ không bao phủ đầy đủ bề mặt chất rắn bên dưới và vẫn dính. Mặt khác, nếu các phân tử quá dài hoặc ghép quá dày đặc, chúng sẽ không có đủ tính linh hoạt để hoạt động như một chất lỏng”.
Theo chuyên gia này, để SCALS có hiệu quả, chúng không được quá ngắn hay dài. Đồng thời, cũng không được đóng lỏng hoặc rắn. Theo nhóm nghiên cứu, các phân tử có thể khuếch tán qua chất lỏng. Tuy nhiên, chúng không thể khuếch tán qua chất rắn.
