Các nhà khoa học tại Đại học Griffith (Úc) đã đạt được bước đột phá quan trọng trong việc nghiên cứu và kiểm soát sự tương tác của chất lỏng trên các bề mặt vi mô tiên tiến. Thành tựu này có tiềm năng tác động mạnh mẽ đến nhiều ngành công nghiệp, từ vật liệu tự làm sạch đến thiết bị y tế.
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 mang lại những phát hiện đáng chú ý. Nghiên cứu sinh tiến sĩ Vũ Huy Hoàng là tác giả chính, với 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 (thuộc Đại học Griffith) đã tìm hiểu cách các cấu trúc vi mô tái nhập có thể chống lại nước và các chất lỏng khác.
Bài báo của nhóm, được vinh danh là “Lựa chọn của biên tập viên” và xuất hiện trên trang bìa tạp chí , đã phân tích tác động của các yếu tố như hình dạng, vật liệu và khoảng cách giữa các vi cấu trúc đến khả năng chống thấm hoặc lan truyền chất lỏng.
TS. Navid Kashaninejad, một trong những nhà nghiên cứu chính, chia sẻ: “Nghiên cứu của chúng tôi giúp giải thích lý do vì sao một số bề mặt có khả năng đẩy lùi chất lỏng tốt hơn so với các bề mặt khác”.
Ông nhấn mạnh rằng hiểu biết này cho phép các nhà khoa học thiết kế bề mặt có thể kiểm soát sự tương tác với chất lỏng, mở ra triển vọng ứng dụng trong các lĩnh vực như vật liệu tự làm sạch hoặc bề mặt hạn chế 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 đặc tính riêng biệt. Dù SiC có tính kỵ nước tự nhiên, nghiên cứu chỉ ra rằng hình dạng tổng thể của vi cấu trúc – đặc biệt là khoảng cách và hình dạng của chúng – đóng vai trò quyết định đến cách chất lỏng tương tác với bề mặt, thậm chí quan trọng hơn đặc tính vốn có của vật liệu.
Họ nhận thấy rằng các vi cấu trúc tái nhập với khoảng cách lớn hơn có thể giữ lại túi khí, giúp bề mặt có khả năng chống thấm cao hơn và ngăn chất lỏng lan rộng hoàn toàn. Những phát hiện này mở ra tiềm năng lớn trong việc thiết kế các bề mặt chống thấm hiệu quả cao nhờ sự kết hợp tối ưu giữa đặc tính vật liệu và cấu trúc vi mô.
Theo nhóm nghiên cứu, những phát hiện này có phạm vi ứng dụng rộng rãi. Trong công nghệ môi trường, bề mặt tự làm sạch có thể giúp giảm chi phí bảo trì và nâng cao hiệu suất của các tấm pin Mặt trời hoặc lớp phủ chống nước.
Trong lĩnh vực y sinh, vật liệu chống bám dính chất lỏng có thể hỗ trợ phát triển thiết bị y tế có khả năng ngăn ngừa sự tích tụ của vi khuẩn, góp phần nâng cao vệ sinh và đảm bảo an toàn cho bệnh nhân.
“Những kết quả này cũng mở ra tiềm năng ứng dụng cho các vật liệu có thể chịu được điều kiện môi trường khắc nghiệt, chẳng hạn như nhiệt độ cao hoặc hóa chất mạnh, nhờ vào các đặc tính của silicon carbide”, đại diện nhóm nghiên cứu cho biết.
Theo các nhà khoa học, nghiên cứu này không chỉ giúp mở rộng kiến thức về khoa học bề mặt mà còn khẳng định vị thế tiên phong của Đại học Griffith trong lĩnh vực thiết kế vật liệu tiên tiến. Nhóm nghiên cứu kỳ vọng sẽ tiếp tục phát triển các ứng dụng vượt trội trong nhiều ngành công nghiệp trong tương lai.
Theo griffith.edu.au (nttuongvy tổng hợp)
