Theo ScienceDaily, các nhà nghiên cứu đã phát triển một vật liệu dựa trên bọt có khả năng đạt được độ trắng mạnh và tính kỵ nước mà không cần sử dụng sắc tố titanium dioxide và hóa chất PFAS. Kết quả này cung cấp một lộ trình công nghệ mới cho việc sản xuất bền vững các vật liệu hàng ngày không thấm nước màu trắng. Thiết kế của vật liệu được lấy cảm hứng từ nhiều cấu trúc trong tự nhiên với các đặc tính quang học hoặc bề mặt, bao gồm tuyết, mây, hoa và lá sen. Nhóm nghiên cứu sử dụng cấu trúc lỗ chân lông nhỏ bên trong vật liệu để tán xạ ánh sáng, tạo ra độ trắng; Đồng thời đạt được lực đẩy từ độ ẩm bằng cách xây dựng bề mặt gồ ghề. Điều này có nghĩa là độ trắng và kỵ nước không đến từ các sắc tố hóa học hoặc chất hoàn thiện có chứa flo, mà được xác định bởi cấu trúc vật lý của vật liệu. Các vật liệu màu trắng truyền thống thường dựa vào các sắc tố trắng như titanium dioxide để che phủ và độ trắng, trong khi các đặc tính chống thấm nước thường đạt được với sự trợ giúp của các hóa chất florua PFAS. PFAS bị hạn chế bởi các quy định ngày càng nghiêm ngặt do độ bền môi trường và tích lũy sinh học, và các sắc tố titanium dioxide cũng phải đối mặt với sự kiểm tra an toàn và bền vững trong một số ứng dụng. Vật liệu bọt này bỏ qua cả hai loại chất thông qua nguyên tắc màu cấu trúc và thiết kế vi cấu trúc bề mặt, cung cấp một giải pháp thay thế bền vững hơn về mặt khái niệm. Từ quan điểm khoa học vật liệu, cơ chế tán xạ ánh sáng của bọt xốp này thuộc cùng loại với vấn đề tương tác ánh sáng-vật liệu được xử lý bởi các chất ổn định ánh sáng và chất hấp thụ tia cực tím thường được sử dụng trong ma trận polymer, nhưng mục tiêu là khác nhau: trước đây theo đuổi sự tán xạ hiệu quả của ánh sáng nhìn thấy để đạt được độ trắng, sau này làm việc để hấp thụ hoặc tiêu tán bức xạ cực tím để bảo vệ polyme. Cả hai đều nói rằng các tính chất quang học của vật liệu có thể được điều chỉnh tốt thông qua cấu trúc vi mô hoặc công thức phụ gia.
Ý nghĩa đối với ngành công nghiệp phụ trợ polymer
Đối với nghiên cứu và phát triển phụ trợ polymer, giá trị của kết quả này không chỉ nằm ở vật liệu màu trắng. Nó gợi ý cho các nhà thiết kế công thức rằng một số chức năng nhất định theo truyền thống được thực hiện bởi các chất phụ gia hóa học – chẳng hạn như che phủ, điều chỉnh ngoại hình và độ ẩm bề mặt – có thể đạt được một phần thông qua thiết kế cấu trúc. Điều này cung cấp một khung tham chiếu mới để tối ưu hóa công thức cho các chất phụ gia polymer như chất chống oxy hóa, chất ổn định ánh sáng và chất hấp thụ tia cực tím: trong các ứng dụng thời tiết ngoài trời, độ nhám bề mặt và cấu trúc lỗ chân lông của vật liệu có thể đồng thời ảnh hưởng đến hành vi tán xạ ánh sáng, góc tiếp xúc với nước và đường đi xuyên qua tia cực tím, do đó thay đổi yêu cầu về kết quả kiểm tra thời tiết. Cụ thể, nếu cấu trúc xốp có thể làm thay đổi sự phân bố tán xạ và hấp thụ tia cực tím trên bề mặt vật liệu, lượng và loại chất ổn định ánh sáng và chất hấp thụ tia cực tím trong công thức có thể cần được đánh giá lại. Tương tự như vậy, bề mặt kỵ nước có thể làm giảm thời gian giữ nước trên bề mặt vật liệu, do đó ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy trong các điều kiện thử nghiệm thời tiết như lão hóa thủy phân và lão hóa nhiệt ẩm. Những hiệp hội này, mặc dù chưa được xác minh trực tiếp trong nghiên cứu này, đã đề xuất một hướng nghiên cứu và phát triển đáng quan tâm cho ngành công nghiệp phụ gia polymer. Ngoài ra, định hướng thay thế của công nghệ cho PFAS phù hợp với xu hướng quy định hiện tại trong lĩnh vực phụ gia polymer. Nhu cầu ngành công nghiệp cho các chương trình kỵ nước không chứa fluor tiếp tục tăng khi các chất hoàn thiện fluor bị hạn chế ở một số thị trường. Vật liệu xốp dựa trên bọt cung cấp một con đường kỵ nước không phụ thuộc vào hóa chất florua, mặc dù độ bền, độ bền cơ học và tính khả thi của sản xuất quy mô vẫn cần được nghiên cứu thêm.
Vấn đề cần làm rõ
Thông tin công khai hiện tại không tiết lộ thành phần hóa học cụ thể của vật liệu bọt này, loại polyme ma trận, dữ liệu phân bố khẩu độ và các chỉ số định lượng về tính chất kỵ nước. Giá trị độ trắng của nó, góc tiếp xúc với nước, hiệu suất kiểm tra thời tiết và sự ổn định lâu dài không được đưa ra trong nguồn. Khả năng tương thích của vật liệu với các hệ thống phụ trợ polymer hiện có, cách xử lý và liệu nó có phù hợp với công thức pha trộn chất chống oxy hóa và chất ổn định quang hay không, cũng cần nghiên cứu tiếp theo để xác minh.
quan sát hóa chất hợp quản
xung quanh chất chống oxy hóa, chất ổn định ánh sáng, chất hấp thụ UV, kiểm tra thời tiết, phụ gia polymer, hóa chất hợp quản liên tục quan tâm đến tiến bộ công nghệ trong lĩnh vực này, ổn định xử lý và ứng dụng hạ cánh. Bài viết này dựa trên thông tin nguồn để chỉnh sửa, công thức cụ thể, lựa chọn sản phẩm và kiểm tra hiệu suất xin kết hợp với tư vấn tình hình làm việc thực tế.
Nguồn:Scientists create brilliant white material without a drop of white pigment， Do Hợp Nhuận hóa chất chỉnh lý.