Nghiên cứu, chế tạo và ứng dụng nano Silica

Nghiên cứu, chế tạo và ứng dụng nano Silica Ngày nay, để cải thiện tính chất của hỗn hợp bê tông và bê tông đã đóng rắn, người ta sử dụng phụ gia khoáng silica fume. Công nghệ ngày càng phát triển, các nghiên cứu, chế tạo và ứng dụng nano Silica (nS) cũng phát triển hơn. Một số nghiên cứu thực tế cho thấy tính chất của bê tông có sử dụng nS đã được cải thiện đáng kể, hiệu quả của may danh bong be tong cũng rất tốt. Tuy nhiên, hiệu quả sử dụng nS lại phụ thuộc rất lớn vào sự phân tán nS do các hạt nS siêu mịn có năng lượng bề mặt lớn và rất dễ xảy ra hiện tượng vón tụ tạo các hạt với kích thước lớn hơn, từ đó làm giảm các hiệu ứng có lợi khi sử dụng nS. Để khắc phục hiện tượng này có thể nghiên cứu phân tán nS trong hệ nước và phụ gia siêu dẻo (PGSD). Hiện nay SiO2 được sử dụng trong các ngành công nghiệp để cải thiện bề mặt và các tính chất cơ học khác của vật liệu. Nó được sử dụng như là một chất độn, phụ gia, biến tính độ nhớt của các sản phẩm như sơn và lớp phủ, nhựa, cao su tổng hợp, chất kết dính, chất chống thắm, hoặc vật liệu cách nhiệt. Cụ thể silic đioxit vô định hình (silica khói) ở kích thước micro (như silica fume với kích thước hạt trung bình khoảng 0.15 m) đã và đang được sử dụng làm phụ gia khoáng để cải thiện các tính chất của hỗn hợp bê tông và bê tông đã đóng rắn. Với sự phát triển của công nghệ, nano Silica đã được nghiên cứu, chế tạo và ứng dụng. Trên thực tế, một số nghiên cứu cho thấy có sự cải thiện rõ rệt tính chất của bê tông khi sử dụng nS. Tuy nhiên, hiệu quả sử dụng nS phụ thuộc rất lớn vào sự phân tán nS, do các hạt nS siêu mịn có năng lượng bề mặt lớn do đó rất dễ xảy ra hiện tượng vón tụ tạo các hạt lớn hơn với kích thước lớn hơn, từ đó làm giảm các tương tác có lợi của các hạt nS trong bê tông. Để khắc phục hiện tượng này có thể nghiên cứu cải thiện sự phân tán nS trong hệ phụ gia siêu dẻo (PGSD) và nước. Thực tế có rất nhiều loại PGSD, thường là polime với khối lượng phân tử lớn có thể được tổng hợp hoặc có sẵn trong tự nhiên. Như vậy có thể tạo ra sự phân tán tốt cho các hạt nS tích điện dương với cơ chế tương tác tĩnh điện. Đây cũng chính là mục tiêu của bài viết. Các kết quả nghiên cứu về khả năng phân tán của nS trình bày trong bài viết dựa trên độ dẫn điện, độ nhớt và hình ảnh quan sát được dưới kính hiễn vi điện tử tryền qua TEM đối với hệ PGSD và nước khi có sự tham gia của nS. Trong nghiên cứu đã sử dụng các phương pháp phân tích hóa lý phi tiêu chuẩn đo độ dẫn điện, độ nhớt... kết hợp với các phương pháp phân tích hiện đại như quan sát bằng kính hiển vi quang học, kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)... Dựa vào các kết quả của nghiên cứu, cơ chế tương tác của hạt nS trong hệ PGSD và nước đã được đề xuất. Kết quả nghiên cứu cho thầy khi lượng PGSD giảm, lượng nước tăng thì lượng nS phân tán tăng. Điều này có thể được giải thích là do lượng nước vượt qua ngưỡng đề solvat hóa hết PGSD, khi đó lượng nước dư thừa sẽ gây ra hiện tượng keo tụ các hạt nS. Từ kết quả nghiên cứu có thể mở ra hướng đi mới trong việc ứng dụng trực tiếp vật liệu nano trong ngành vật liệu tiên tiến cũng như vật liệu xây dựng. Từ đó ứng dụng vật liệu nano sẽ trở nên rộng rãi hơn.