KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.3. Khảo sát các tính chất của màng
3.3.1. Tính chất siêu ưa nước, chống đọng sương của màng trên đế thủy tinh
Trên Hình 3.24, tấm lam bên trái đã được phủ hệ sol TiO2-SiO215%, tấm lam bên phải chưa được phủ. Sau khi chiếu UV 2 giờ, 2 tấm lam được đặt vào môi trường LVTh.S Chương3. Kết quả và bàn luận
không khí lạnh. Tấm lam bên phải không có lớp phủ nên bị sương bám vào rất nhiều làm kính bị mờ, không thể đọc rõ chữ; trong khi tấm lam bên trái có lớp màng manh tính chất ưa nước hơn nên ít bị hiện tượng đọng sương và vẫn đọc được rõ chữ.
Hình 3.24: Khả năng chống tạo sương của màng phủ từ hệ sol TiO2-SiO2 15% (trái) so với kiếng chưa phủ (phải).
Hình 3.25 dưới đây là ảnh chụp các mẫu lam kính được phun hơi nước nóng để nghiên cứu khả năng chống tạo sương của màng. Chúng tôi nhận thấy mẫu lam đối chứng không có phủ màng (phải) xuất hiện những giọt nước nhỏ li ti đọng lại trên kính làm cho hình ảnh bị biến dạng, nhoè đi, không đọc rõ chữ; trong khi mẫu lam kính số đã được phủ màng (trái) thì không bị mờ, không bị nhoè đi, chỉ có một lớp nước mỏng trải đều trên mặt kính màng vẫn trong suốt và những chữ từ bài báo bên dưới vẫn được đọc rõ ràng.
Hình 3.25: Khả năng chống tạo sương của màng khi được phun hơi nóng mẫu có phủ màng TiO2-SiO2 (trái), mẫu kính đối chứng(phải).
Khả năng chống tạo sương của màng được giải thích dựa trên góc tiếp xúc của nước đối với màng. Góc tiếp xúc càng nhỏ, bề mặt vật liệu càng thể hiện tính ưa nước.
Khi nhỏ giọt nước lên bề mặt có tính siêu ưa nước, nước sẽ bị phân tán tạo thành 1 lớp màng nước mỏng trên bề mặt mà không tạo thành những giọt riêng rẽ như đối với bề mặt có tính kỵ nước.
Hình 3.26 thể hiện hình ảnh các giọt nước khi được nhỏ lên các miếng lam kính thủy tinh. Miếng lam kính số 1 là mẫu không được phủ màng nhưng vẫn được chiếu
UV trong 2 giờ, miếng lam kính số 2 là mẫu đã có phủ màng nhưng chưa được kích thích bằng ánh sáng UV, miếng lam kính số 3 là mẫu có phủ màng và đã được kích thích bằng ánh sáng UV trong 2h.
Hình 3.26: Hình ảnh giọt nước trên các mẫu lam thủy tinh.
Ta nhận thấy miếng thủy tinh ban đầu có độ ưa nước không được tốt các giọt nước có sức căng bề mặt lớn nên gần như được thu lại gần với dạng cầu. Miếng thủy tinh có phủ màng cho dù vẫn chưa được kích thích bởi ánh sáng UV vẫn cho một bề mặt ưa nước hơn nhiều so với miếng thủy tinh chưa được phủ màng, điều này thể hiện qua các giọt nước trên mặt kính được lan rộng hơn. Đặc biệt đối với miếng thủy tinh có phủ màng và được kích thích bởi ánh sáng UV, ta nhận thấy sự cải thiện tính ưa nước một cách đáng kể, các giọt nước lúc này được trải đều trên mặt kính tạo thành một lớp màng nước mỏng.
Để khảo sát sơ bộ đặc tính ưa nước của các màng trên kính với các nồng độ SiO2
khác nhau chúng tôi đã đo xác định góc thấm ướt của màng trên hệ đo goc thấm ướt tự chế tại Bộ môn Khoa học Vật liệu – ĐH KHTN Tp.HCM.
Kính không phủ màng Góc tiếp xúc đo được: 24,710
Kính phủ màng TiO2 có 5%
SiO2
Góc tiếp xúc đo được:
7.900 Kính phủ màng TiO2 có
15% SiO2
Góc tiếp xúc đo được:
7.400 Kính phủ màng TiO2 có 30% SiO2
LVTh.S Chương3. Kết quả và bàn luận 1
2
3
Góc tiếp xúc đo được: 6.600 Hình 3.27: Ảnh chụp góc tiếp xúc của các giọt nước trên bề mặt các lam kính
được phủ màng khi chưa được kích thích bởi nguồn UV.
Kết quả thu được từ hình 3.27 cho thấy rõ ràng tính ưa nước của màng gia tăng đáng kể khi có mặt SiO2, cho dù màng TiO2 chưa được kích hoạt bởi ánh sáng UV thì màng vẫn thể hiện đặc tính ưa nước cao.
Do hệ đo góc tiếp xúc trên không thể xác định được các góc tiếp xúc bé, nên để xác định chính xác góc thấm ướt, chúng tôi đã gửi xác định góc thấm ướt trên hệ OCA - 20 tại PTN Trọng Điểm Vật liệu Polymer và Composite tại ĐHBK TP. HCM.
(a) Kính không phủ màng (b) Kính phủ màng khi (c) Kính phủ màng khi không có kích thích UV vừa được chiếu sáng bằng ánh
sáng mặt trời.
Hình 3.28: Góc thấm ướt của nước trên kính.
Trước khi đo góc tiếp xúc của nước với miếng lam, các mẫu đo bao gồm mẫu lam chưa được phủ màng (mẫu đối chứng) và mẫu lam đã được phủ màng từ hệ sol TiO2SiO2 15% được phơi nắng trong 1 ngày. Bề mặt tấm lam chưa được phủ màng thể hiện tính ưa nước với góc tiếp xúc 32.5o (Hình 3.28a); lớp màng được phủ từ hệ sol TiO2SiO2 15% thể hiện đặc tính siêu ưa nước với góc thấm ướt nhỏ hơn 2o (độ phân giải của máy OCA-20 không thể đo được góc tiếp xúc nhỏ hơn 2o) (Hình 3.28c). và bản thân màng khi chưa được kích thích cũng có độ ưa nước lớn với góc thấm ướt là 6,90 (Hình 3.28b).
Các kết quả trên chứng tỏ bề mặt của màng TiO2-SiO2 mang tính chất siêu ưa nước cho dù chưa được kích thích bởi ánh sáng UV. Khả năng này của màng làm cho màng luôn mang đặc tính siêu ưa nước, chính tính chất siêu ưa nước này của bề mặt màng cũng góp một phần quan trọng lên tính tự làm sạch của màng. Vì khi màng mang tính siêu ưa nước thì khi nước xịt lên bề mặt màng trong quá trình chùi rửa sẽ tạo thành màng mỏng và dễ dàng cuốn đi các chất bẩn trên bề mặt mà không tạo thành những đốm nhỏ trên bề mặt khi khô đi.