Chế tạo giấy chống thấm nước từ công nghệ nano

(KHCN)- Các nhà khoa học Mỹ mới đây đã chế tạo thành công một loại giấy có khả năng chống thấm nhiều loại chất lỏng mà giá thành lại rẻ hơn so với các vật liệu chống thấm hiện nay trên thị trường.

Ảnh minh họa

Công nghệ nano, là ngành công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng, kích thước trên quy mô nanomet (nm, 1 nm = 10−9 m). Ranh giới giữa công nghệ nano và khoa học nano đôi khi không rõ ràng, tuy nhiên chúng đều có chung đối tượng là vật liệu nano.

Nhờ vào kích thuớc nhỏ, những cấu trúc nano có thể đóng gói chặt lại và do đó làm tăng tỉ trọng gói (packing density). Tỉ trọng gói cao có nhiều lợi điểm: tốc độ xử lý dữ liệu và khả năng chứa thông tin gia tăng. Tỉ trọng gói cao là nguyên nhân cho những tương tác điện và từ phức tạp giữa những vi cấu trúc kế cận nhau. Đối với nhiều vi cấu trúc, đặc biệt là những phân tử hữu cơ lớn, những khác biệt nhỏ về năng lượng giữa những cấu hình khác nhau có thể tạo được các thay đổi đáng kể từ những tương tác đó. Vì vậy mà chúng có nhiều tiềm năng cho việc điều chế những vất liệu với tỉ trọng cao và tỉ số của diện tích bề mặt trên thể tích cao, chẳng hạn như bộ nhớ (memory). Những phức tạp này hoàn toàn chưa đuợc khám phá và việc xây dựng những kỹ thuật dựa vào những vi cấu trúc đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc khoa học căn bản tiềm ẩn trong chúng. Những phức tạp này cũng mở đuờng cho sự tiếp cận với những hệ phi tuyến phức tạp mà chúng có thể phô bày ra những lớp biểu hiện (behavior) trên căn bản khác với những lớp biểu hiện của cả hai cấu trúc phân tử và cấu trúc ở quy mô micromet.

Loại giấy mới chế tạo dựa trên công nghệ nano không chỉ hứa hẹn là một vật liệu đóng gói tái sử dụng mà còn có thể trở thành một công cụ chẩn đoán y sinh giá phải chăng.

Công nghệ nano được giáo sư Dennis Hess và các đồng nghiệp tại Viện Công nghệ Georgia, Mỹ sử dụng để làm ráp bề mặt giấy. Quá trình này bao gồm nhiều bước loại bỏ bề mặt cellulose thấm nước và để lộ lớp tinh thể tự nhiên có khả năng chống thấm. Giáo sư Dennis Hess, Viện Công nghệ Georgia, Mỹ, cho biết: “Sau khi làm ráp bề mặt, chúng tôi tráng một lớp fluorocarbon dày khoảng 100 na nô mét lên trên bề mặt giấy. Kết quả là, chúng ta có một bề mặt chống thấm nước siêu việt”.

Loại giấy chống thấm siêu việt mới này có rất nhiều ứng dụng thực tiễn. Chúng vừa có khả năng chịu mưa tốt khi được dùng để đóng gói hàng hóa, vừa có thể được sử dụng như một thiết bị y tế nếu gắn thêm các thiết bị cảm biến, để chuẩn đoán bệnh nhanh chóng và tiết kiệm thông qua xét nghiệm máu hay nước tiểu.

Giáo sư Dennis Hess cho biết thêm: “Trong các cuộc kiểm tra y sinh, giấy chống thấm có thể được kết hợp với các chất liệu cảm biến và phản ứng với máu hay các loại dịch cơ thể. Phương pháp kiểm tra này rất nhanh gọn, kinh tế và dễ dàng”. Mặc dù loại giấy chống thấm mới này hiện chỉ có thể được sản xuất trên quy mô nhỏ trong các phòng nghiên cứu nhưng các nhà khoa học tin tưởng rằng quá trình sản xuất có thể được nhân rộng và mang lại những thay đổi trong đời sống cũng như trong lĩnh vực y tế cộng đồng.