7. Cấu trúc của đề tài
1.1.4. Ứng dụng của vật liệu ZnO
ZnO là chất bán dẫn có vùng cấm rộng ở nhiệt độ phòng (3,37 eV), chuyển dời điện tử thẳng, exiton tự do lớn (cỡ 60 meV). So với các chất bán dẫn khác, ZnO có được tổ hợp của nhiều tính chất quý báu, bao gồm tính chất điện, tính chất quang, bền vững với môi trường hidro, tương thích với các ứng dụng trong môi trường chân không, ngoài ra ZnO còn là chất dẫn nhiệt tốt, tính chất nhiệt ổn định. Do có nhiều tính chất ưu việt như vậy nên vật liệu
ZnO có nhiều ứng dụng trong khoa học công nghệ và đời sống, từ cao su đến gốm sứ, từ dược phẩm đến nông nghiệp, và từ sơn đến hóa chất, đặc biệt trong lĩnh vực xúc tác phân hủy các chất hữu cơ độc hại.
Trong công nghiệp sản xuất cao su. Khoảng một nửa lượng ZnO trên thế giới được dùng để làm chất hoạt hóa trong quá trình lưu hóa cao su tự nhiên và nhân tạo. Kẽm oxit làm tăng độ đàn hồi và sức chịu nhiệt của cao su. Lượng kẽm trong cao su từ 2 % đến 5 %.
Trong công nghiệp chế biến dược phẩm và mỹ phẩm: do ZnO hấp thụ tia cực tím và có tính kháng khuẩn nên nó là một trong những nguyên liệu để làm kem chống nắng, làm chất chống khuẩn trong các thuốc dạng mỡ. Người ta dùng ZnO phản ứng với eugenol để làm chất giả xương răng.
Trong lĩnh vực sản xuất thủy tinh, men, đồ gốm: kẽm oxit có khả năng làm giảm sự giãn nở vì nhiệt, hạ nhiệt độ nóng chảy, tăng độ bền hóa học cho sản phẩm. Nó được dùng để tạo độ bóng hoặc độ mờ.
Ngoài ra, kẽm oxit là nguyên liệu để sản xuất các chất các muối stearat, photphat, cromat, bromat, dithiophotphat. Nó là nguồn cung cấp kẽm trong thức ăn động vật và công nghiệp xi mạ. Người ta còn dùng nó để xử lý sự cố rò rỉ khí sunfuro. Kẽm oxit, kết hợp với các oxit khác, là chất xúc tác trong các phản ứng hữu cơ.
Mặt khác, bán dẫn ZnO còn là môi trường tốt để pha thêm các ion quang tích cực. Vì thế pha thêm các ion kim loại chuyển tiếp vào bán dẫn ZnO tạo thành bán dẫn từ pha loãng có khả năng mang đầy đủ các tính chất: điện, quang, được ứng dụng sản xuất các thiết bị điện tử, linh kiện điện tử nền spin, xúc tác quang, ...
Với đặc tính hấp thụ mạnh phổ rộng của tia tử ngoại nên ZnO có vai trò quan trọng trong xúc tác quang hóa. Các ứng dụng của ZnO dựa trên đặc tính này đang được sử dụng rộng rãi.
Bằng cách tận dụng chức năng chống thấm nước và ngăn chặn tia UV của các thanh nano oxit kẽm, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một lớp phủ ưu việt giúp các sợi vải bông không những chống thấm nước mà còn bảo vệ làn da người trước tác hại của các tia tử ngoại (UV) từ mặt trời. Lớp phủ này không chỉ mô phỏng bản chất chống thấm nước của lá sen mà còn có chỉ số chống tia tử ngoại gấp đôi mức chống lại tác hại của tia tử ngoại cao nhất có thể của vải vóc hiện nay.
Các thí nghiệm trước đây đã tạo ra những sợi vải chống tia UV và tự làm sạch thông qua việc ứng dụng bề mặt của các tấm màng titan đioxit và kẽm oxit. Tuy nhiên, khi trưởng nhóm nghiên cứu Lingling Wang và các cộng sự biến đổi sợi dệt bông bằng các thanh nano oxit kẽm và các tinh thể kẽm oxit hình cái tạ, họ phát hiện nguyên liệu này có khả năng chống tia UV trong phạm vi rộng hơn. Dẫu vậy, để đạt được điều đó cũng đồng nghĩa với việc phải triệt khử cẩn thận hoạt tính quang hóa của kẽm oxit - hợp chất vốn phản ứng với ánh sáng mặt trời theo cách làm tổn hại tới khả năng chống thấm nước của các thanh nano.