Một trong những đặc tính của vật liệu nano và lớp phủ nano là khảnăng tự làm sạch hoặc chống bám bẩn. Trong phạm vi nghiên cứu này do điều kiện thời gian và cơ sở vật chất, thí nghiệm mới chỉ tiến hành thử nghiệm khả năng tự làm sạch bề mặt của gỗ phủZnO thông qua phương pháp phun nước với mục đích mô phỏng hiện tượng trời mưa làm sạch bụi trong tự nhiên. Cụ thể thử nghiệm như sau:
- Mẫu gỗ: 5 х 20 х 50 mm
- Vật tư, dụng cụ: Bột phấn trắng viết bảng, Xi lanh bơm nước - Các bước tiến hành:
+ Phun nước lên bề mặt có bột phấn
+ Kiểm tra tình trạng tàn dư của bột phấn trên bề mặt sau khi phun nước.
Mẫu trước khi phun nước Mẫu sau khi phun nước
Hình 4.13. Hình ảnh mẫu gỗ trước và sau khi phun nước
Đối với gỗ phủ ZnO của nghiên cứu mong muốn sẽ ứng dụng trong các công trình ngoài trời vì vậy đã tiến hành thí nghiệm đểthăm dò khảnăng này.
Qua kết quả thí nghiệm rửa sạch bụi phấn trên bề mặt gỗ bằng phương pháp phun nước cho thấy, đối với gỗ không phủ, khi phun nước lên bụi phấn sẽ bị dính lại và nước đọng luôn trên bề mặt. Đối với gỗ đã phủ ZnO sau khi phun nước thì vềcơ bản bụi phấn đều được rửa sạch và trên bề mặt gỗ vẫn khô. Điều này chứng tỏ gỗ Bồđề sau khi phủ ZnO có khả năng chống bám bẩn đối với bụi phấn (hình 4.13).
Tiểu kết nội dung 4.1:
Thí nghiệm nghiên cứu khảnăng phủ ZnO lên gỗ Bồđềđã tiếp cận trên cơ sở cấu trúc hiển vi của bề mặt siêu kỵnước trong tự nhiên – bề mặt có cấu trúc thứ bậc với năng lượng bề mặt thấp để tiến hành xử lý bề mặt gỗ Bồ đề bằng màng ZnO.
Kết quả nghiên cứu cho thấy cách tiếp cận của luận án là khả thi và đã tạo ra được bề mặt gỗ Bồđề có cấu trúc thứ bậc do cấu tạo tự nhiên vốn có của
gỗ kết hợp với màng ZnO cấu trúc micro/nano tạo nên, năng lượng bề mặt của màng ZnO sau khi xửlý axit stearic đã giảm rõ rệt thông qua đánh giá sự khác biệt giữa góc tiếp xúc (góc thấm ướt) của mẫu gỗ có xử lý stearic và mẫu gỗ không xử lý stearic. Cùng với sự thay đổi về cấu trúc hiển vi, bề mặt gỗ Bồđề sau khi phủ có đặc tính siêu kỵnước với góc thấm ướt lên đến trên 150o, gỗ có độ bền màu tăng lên khi chịu tác động của tia UV, đồng thời gỗ Bồđề sau khi được phủ lớp màng ZnO đã có tính năng chịu ẩm và chịu nước được cải thiện rõ rệt. Các kết luận cụ thể rút ra của nội dung nghiên cứu này như sau:
- Phương pháp thủy nhiệt kết hợp xử lý bằng a xít stearic có thể tạo ra lớp phủ ZnO liên tục, có cấu trúc thứ bậc (hierarchical structure), có đặc tính siêu kỵnước với góc tiếp xúc lớn hơn 150o.
- Lớp phủ ZnO trên gỗ bồ đề được cấu tạo bởi các mảnh ZnO có kích thước nano mét, với tinh thể wurtzite của ZnO (Card number 36–1451).
- Tính năng chịu ẩm chỉ thể hiện rõ ởgiai đoạn đầu khi tiếp xúc với không khí ẩm với MEE khoảng 4% đến 5%, sau đó tính năng chịu ẩm giảm nhanh và MEE chỉ vào khoảng 1%. Kết quả cho thấy lớp phủ ZnO hầu như không tạo ra khả năng chịu không khí ẩm cho gỗ. Tuy nhiên, đây lại là kết quả có ý nghĩa khá quan trọng cho việc sử dụng gỗ với mục đích duy trì được tính năng điều tiết ẩm của gỗ - một trong những đặc tính tự nhiên mà không phải vật liệu nào cũng có, đặc tính này đã làm cho gỗđược ưa chuộng sử dụng trong nội thất, vì khả năng tạo ra sự cân bằng độ ẩm tương đối của không khí trong môi trường nội thất mà các công trình kiến trúc luôn mong muốn. Nguyên nhân dẫn đến hiện tượng gỗ đã phủ ZnO vẫn hút ẩm có thể do màng ZnO tuy là màng liên tục có cấu trúc micro/nano nhưng liên kết giữa chúng vẫn tồn tại các khe hởđể phân tử nước ở dạng hơi ẩm có thể đi qua vì vậy màng này đã không có hiệu quảngăn cản hơn ẩm. Kết quảnày tương tựnhư một kết quả nghiên cứu rất sâu
vềđộổn định của màng siêu kỵnước trên gỗ do nhóm tác giả Qing và cộng sự (2017) [64] đã công bố.
- Tính năng chịu nước của gỗ Bồ đề phủ ZnO được cải thiện tốt hơn, ở giai đoạn đầu ngâm nước khoảng 4 ngày, mẫu có hiệu suất chống hút nước WRE trên 40%, thậm trí có thểđến 60%, sau 30 ngày ngâm nước WRE vẫn giữ được khoảng 18%.
- Tính năng chịu UV của gỗ Bồđề sau khi phủZnO được cải thiện rõ rệt. Độ lệch màu tổng E khác biệt rõ rệt so với mẫu gỗ không phủ khi chiếu UV.
E của gỗđối chứng sau 900 giờ chiếu UV lên đến 25, nhưng với gỗ phủ ZnO chỉở mức dưới 12. Có thể thấy, mức độ cải tiện khảnăng chịu UV lên đến trên 50%.
- Sau khi được phủ ZnO kết hợp xử lý a xít stearic gỗ Bồđể không những trở thành vật liệu siêu kỵnước, chịu UV mà còn có tính năng chống bám bẩn thông qua thí nghiệm mô phỏng nước mưa làm sạch bụi.