Để làm rõ cơ chế của hiện tượng kỵnước/siêu kỵnước cho mẫu gỗ Bồ đề sau khi phủ ZnO kế hợp xử lý bằng a xít stearic, luận án đã tiến hành phân tích cấu trúc hiển vi của lớp phủ bằng kính hiển vi điện tử quét (FESEM) trên máy S-4800 của Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Kết quả phân tích hiển vi của gỗ Bồđềđược thể hiện trong hình 4.1.
(a) Mẫu không phủ (b) Mẫu phủ
Hình 4.1. Hình ảnh cấu trúc bề mặt của gỗ Bồ đề đối chứng và gỗ bồ đề phủ mặt bằng ZnO
Trong các mẫu phân tích hình ảnh FESEM, do mẫu ĐC2 không phủ ZnO mà chỉ xử lý a xít stearic nên cấu trúc bề mặt không thay đổi, tương tựnhư mẫu không phủĐC1, mẫu ĐC3 phủ ZnO có cấu trúc bề mặt không khác biệt so với mẫu W-ZnO, vì vậy luận án chỉ phân tích mẫu hình ảnh của không phủĐC1 và mẫu phủ W-ZnO.
Từ hình ảnh FESEM của gỗ không phủ và gỗ phủ ZnO cho thấy các đặc điểm sau:
Đối với gỗ không phủ, trên bề mặt chỉ xuất hiện cấu trúc vốn có của gỗ do ruột các tế bào mạch gỗ, sợi gỗ, tế bào mô mềm cấu tạo nên tia gỗ tạo ra. Cấu trúc này cũng là một dạng cấu trúc thứ bậc, tuy nhiên kích thước của các phần tử ở cấp độ micro. Với đặc điểm này chưa đủ điều kiện để tạo ra bề mặt kỵnước hoặc siêu kỵnước theo các mô hình của Wenzel [15].
Đối với gỗ sau khi phủ ZnO, trên bề mặt xuất hiện lớp phủ liên tục được cấu tạo bởi các phần tử dạng mảnh phủ lên cấu trúc vốn có của gỗ tạo ra cấu trúc thứ bậc do cấu trúc ở cấp độ micro mét (cấu trúc bề mặt gỗ) và cấu trúc của lớp phủ ZnO ở cấp độ nano mét tạo nên. Từ đặc điểm này có thể thấy, cấu trúc bề mặt gỗ sau khi phủ hoàn toàn có thể đáp ứng yêu cầu bề mặt kỵ nước hoặc siêu kỵnước của Wenzel [15] hoặc Cassie [17].
Trên cơ sở cấu trúc bề mặt gỗ và cấu trúc lớp phủ ZnO, có thể mô phỏng cấu trúc bề mặt gỗtrước và sau khi phủ hình sau [83]:
Gỗ không phủ Gỗ sau khi phủ ZnO Gỗ sau khi phủ và xử lý bằng a xít stearic
Trong nghiên cứu cấu trúc bề mặt bằng kính hiển vi điện tử quét FESEM, ngoài việc quan sát được hình dạng cấu trúc lớp phủ, còn có thể kết hợp phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) để xác định sự có mặt hay không của các nguyên tố hình thành nên lớp phủ.
Trong nội dung nghiên cứu này, các mẫu gỗ phủZnO đã được phân tích phổ EDX. Kết quả thể hiện trong hình 4.3 và hình 4.4.
Hình 3.3. Vị trí lựa chọn phân tích thành phần nguyên tố
Hình 4.4. Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) bề mặt gỗ phủ ZnO
Từ hình ảnh phổ EDX của bề mặt gỗ phủ ZnO có thể thấy, trên bề mặt đã tồn tại nguyên tố Kẽm (Zn), hai nguyên tố còn lại là Ô xy (O) và Các bon
(C) là hai nguyên tố chính cấu tạo nên gỗ. Tuy nhiên, để biết nguyên tố Zn tồn tại trên bề mặt gỗở dạng hợp chất nào thì việc sử dụng phổEDX này chưa đủ để khẳng định. Do đó cần phân tích cấu trúc tinh thể của thành phần cấu trúc nên lớp phủ mới có thể đủđể kết luận sự tồn tại của ZnO trong lớp phủ.