Các nhà khoa học trên thế giới đã dựa vào hiện tƣợng giọt nƣớc đọng trên lá sen, thậm chí cả các chất có độ đặc cao nhƣ mật ong, dầu ăn và chất keo cũng không dính trên bề mặt lá sen gọi đó là “hiệu ứng lá sen” hoặc “sự tự làm sạch”, khi các điều kiện cơ bản cho phép thì nƣớc có thể lăn và cuốn theo chất bẩn. Thuật ngữ “Easy to clean” là chỉ những bề mặt có khả năng chỉ cần nƣớc là đủ để rửa sạch hết bụi bẩn bám trên bề mặt.
Từ thập niên 90 các nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu, phát triển các sản phẩm tự làm sạch. Đặc tính cơ bản của màng phủ nano là kị nƣớc, trong suốt, độ bền cào xƣớc cao, không bị ảnh hƣởng bởi hoá chất, kháng khuẩn,... Tất cả các đặc tính này có thể đạt đƣợc trong cùng một dung dịch bằng các phƣơng pháp vật lý và hoá học để cho ra những sản phẩm đa tính năng hoàn toàn mới phủ đƣợc trên hầu hết các bề mặt thủy tinh, gốm sứ, bê tông, kim loại, các loại sản phẩm chống trầy xƣớc cho các loại nhựa,... Cơ sở lý thuyết về góc thấm ƣớt và bề mặt vật rắn của màng kị nƣớc đƣợc thiết lập bởi các nhà bác học Young, Wenzel, Cassie-Baxter có lịch sử hơn 200 năm [5, 7, 8]. Những lý thuyết trên là cơ sở để các nhà khoa học chế tạo ra các màng phủ kị nƣớc nhân tạo. Năm 1996, Onda và các cộng sự đã nghiên cứu chế tạo ra màng phủ kị nƣớc nhân tạo đầu tiên dựa trên những hiện tƣợng quan sát trong tự nhiên. Kể từ đó để chế tạo ra các màng phủ kị nƣớc nhân tạo nhƣ vậy, các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu, phát triển nhiều công nghệ nghiên cứu nhƣ công nghệ plasma, lắng đọng hơi hóa học và gần đây nhất là tổng hợp các vật liệu kị nƣớc trên cơ sở các hạt nano, sử dụng vật liệu polyme nhƣ polyme flo hóa,
17
silicon, silan, siloxan là những vật liệu có năng lƣợng bề mặt thấp và có thể tạo độ nhám nhân tạo trên bề mặt bằng phƣơng pháp vật lý hoặc hóa học để chế tạo thành các vật liệu siêu kị nƣớc [9].
Đầu những năm 2000, xuất hiện nhiều bài báo, patent của các nhà khoa học trên thế giới công bố kết quả nghiên cứu về công nghệ chế tạo và cơ sở lý thuyết để tạo ra các bề mặt siêu kị nƣớc. Từ năm 2005 đến nay, số lƣợng các bài báo, patent tăng gấp đôi so với trƣớc đó, chứng tỏ vài năm trở lại đây việc nghiên cứu, chế tạo màng kị nƣớc phát triển mạnh mẽ. Những tính chất cản nƣớc, tự làm sạch, chống dính,... của bề mặt đã đƣợc đƣa vào ứng dụng rộng rãi trong thực tế. Kính tự làm sạch, sơn kị nƣớc và những màng phủ trong suốt kị nƣớc cho những bề mặt công trình trong suốt kị nƣớc, vải tự làm sạch... là những tiềm năng ứng dụng thực tế. Một số công ty đã có các sản phẩm màng kị nƣớc thƣơng mại hóa nhƣ: công ty Guard Industry (Pháp) có các dòng sản phẩm Protect Guard kị nƣớc phủ đƣợc lên hầu hết các bề mặt vật liệu, chống rêu mốc, tự làm sạch...; công ty Nanotrade của Mỹ có các dòng sản phẩm màng phủ nano kị nƣớc, kháng khuẩn dựa trên các hạt nano AgO, TiO2, SiO2... Trên thế giới những nghiên cứu sâu hơn đang hƣớng tới các sản phẩm có tính năng kị nƣớc, bền với thời gian hơn và cải thiện đƣợc tính chất cơ học, tính chất quang điện của vật liệu kị nƣớc để mở rộng phạm vi ứng dụng. Khi các bề mặt vật liệu có khả năng kị nƣớc, chúng cũng chống lại sự phát triển của các vi sinh vật trên bề mặt. Do đó, màng phủ kị nƣớc đang đƣợc ứng dụng nhiều làm lớp phủ bảo vệ bề mặt các công trình dân dụng, công nghiệp, giao thông vận tải hoặc ở những nơi tiếp xúc với môi trƣờng khắc nghiệt (tàu biển, tầu ngầm và giàn khoan dầu).