TỔNG QUAN 3
1 1 Công nghệ và vật liệu nano trong cải thiện chất lượng gỗ
Công nghệ nano đã có những thành tựu đáng kể và ảnh hưởng sâu rộng đến nhiều lĩnh vực trong cuộc sống, với vật liệu nano được coi là "Vật liệu của thế kỷ 21" Sự kết hợp giữa khoa học gỗ và công nghệ nano trong biến tính gỗ đang ngày càng được chú trọng, nhằm tạo ra các vật liệu mới đa tính năng và giá trị sử dụng cao Vật liệu nano, có kích thước từ 1 đến 100 nm, mang lại những tính chất đặc biệt nhờ vào hiệu ứng kích thước lượng tử và hiệu ứng bề mặt, khác biệt hoàn toàn so với vật thể vĩ mô Các ứng dụng của vật liệu nano rất phong phú, như nano ZnO giúp ngăn tia UV và hấp thụ hồng ngoại, nano Al2O3 và SiO2 cải thiện độ cứng và tính dẻo, trong khi nano TiO2 có khả năng làm sạch không khí và diệt khuẩn Những vật liệu này không chỉ mang lại hiệu quả cao mà còn có tính chống lão hóa tốt, mở ra hướng phát triển mới trong ngành công nghiệp vật liệu.
Gỗ là vật liệu cao phân tử hữu cơ tự nhiên, khi kết hợp với vật liệu nano vô cơ, gỗ không chỉ có được các hiệu ứng kích thước, lượng tử và bề mặt mà còn tăng cường độ cứng, tính ổn định kích thước và khả năng chịu nhiệt, chậm cháy Sự kết hợp này mang lại cho gỗ nhiều tính năng đặc biệt như tự làm sạch, tự diệt khuẩn và khả năng tự phân giải chất hữu cơ, nhờ vào tính dẻo, dễ gia công và đặc tính môi trường riêng của nó.
1 1 1 Cải thiện tính chất cơ lý gỗ
Gỗ có nhược điểm là sẽ dãn nở sau khi hút ẩm, dẫn đến giảm độ ổn định kích thước và dễ bị sinh vật hại xâm nhập Việc xử lý gỗ bằng nano SiO2 hoặc TiO2 có thể cải thiện đáng kể tính ổn định kích thước và các tính chất vật lý khác Hübert và các cộng sự đã áp dụng phương pháp sol-gel để tẩm sol TiO2 vào gỗ, cho thấy rằng độ co rút thể tích của gỗ có thể giảm đến 5% và độ ổn định kích thước có thể tăng đến 60% Hình 1.1 minh họa sự phân bố của các hạt TiO2 trong gỗ.
Vật liệu nano vô cơ có khả năng cải thiện tính ổn định kích thước của gỗ, nhưng cũng làm giảm tính chất cơ học của nó Nếu kết hợp các hợp chất cao phân tử hữu cơ trước khi áp dụng nano vô cơ, có thể nâng cao tính chất cơ học của gỗ Nhờ vào diện tích bề mặt lớn và số lượng nguyên tử bề mặt nhiều, hạt nano có thể liên kết hiệu quả với hợp chất cao phân tử, từ đó cải thiện đáng kể tính chất cơ học của gỗ.
Hình 1 1 Ảnh hiển vi SEM (a), ESEM (b) và sự phân bố hợp chất của TiO 2 khi tẩm vào gỗ thông
Năm 2010 và 2012, Taghiyari, H R và cộng sự [35] [48] đã nghiên cứu áp dụng phương pháp xử lý gỗ Dương - Populus nigra (poplar) và gỗ Dẻ gai -
Nghiên cứu về Fagus orientalis (gỗ beech) được xử lý bằng nano Bạc với nồng độ 200ppm cho thấy rằng độ bền nén dọc của gỗ đã tăng lên, trong khi độ bền uốn tĩnh có xu hướng giảm nhẹ Tuy nhiên, mức giảm độ bền uốn tĩnh và mô đun đàn hồi chỉ dao động từ 1,7% đến 6%, cho thấy sự thay đổi không đáng kể.
Nghiên cứu về việc ứng dụng vật liệu nano nhằm cải thiện tính chất cơ học của gỗ còn hạn chế trên thế giới, thường chỉ tập trung vào những trường hợp cụ thể Điều này phản ánh đặc tính của vật liệu nano Để nâng cao tính chất cơ học của gỗ, hầu hết các nghiên cứu hiện nay chủ yếu tập trung vào việc phát triển composite gỗ thông qua phương pháp sol-gel hoặc kết hợp vật liệu nano với các chất polyme thích hợp.
1 1 2 Tạo hiệu ứng bề mặt gỗ
Vật liệu nano có hiệu ứng kích thước đặc biệt khi kết hợp với gỗ, tạo ra sự hình thành các phân tử nano trong vách tế bào gỗ, từ đó làm tăng tính năng siêu kỵ nước cho gỗ Các nghiên cứu của Wang Chengyu và các cộng sự đã chỉ ra rằng nano ZnO và nano α-FeOOH có thể bám lên bề mặt gỗ, giúp giảm năng lượng bề mặt và ngăn chặn sự tiếp xúc trực tiếp của dầu hoặc nước với gỗ Kết quả là gỗ có khả năng tự làm sạch, giảm thiểu hiện tượng hấp thụ nước và bẩn do chất hữu cơ Lớp vật liệu nano tạo thành không chỉ bảo vệ bề mặt gỗ mà còn kết hợp hài hòa các đặc tính của gỗ với ưu điểm của vật liệu nano Tuy nhiên, cần nghiên cứu thêm về tác động của lớp phủ nano đối với hiệu suất sử dụng gỗ để đảm bảo tính bền vững và hiệu quả.
Hình 1 2 Vật liệu siêu kỵ nước (a) ZnO, (b) α-FeOOH
1 1 3 Tạo tính năng diệt khuẩn và tự làm sạch cho gỗ
Nghiên cứu về chất bảo quản gỗ mới, không độc hại cho con người và môi trường đang thu hút sự chú ý của các nhà khoa học Gần đây, việc sử dụng nano TiO2, ZnO và các chất bán dẫn khác với khả năng xúc tác quang để loại bỏ chất hữu cơ đã trở thành xu hướng nghiên cứu Hai loại vật liệu nano này đều không độc, ổn định và có khả năng phân hủy chất hữu cơ cao Nếu kết hợp các vật liệu này với gỗ, gỗ sẽ có khả năng chống mục, diệt khuẩn, tự làm sạch và phân giải chất hữu cơ, mở rộng ứng dụng của gỗ Long Ling và cộng sự đã sử dụng TiO2 trong công nghệ chế tạo ván nhân tạo, cho thấy hiệu quả diệt khuẩn tốt đối với E coli và tụ cầu khuẩn Huang Suyong và đồng nghiệp cũng đã chứng minh rằng vật liệu composite TiO2-gỗ sa mộc có khả năng diệt khuẩn trên 90% đối với nhiều loại vi khuẩn Năm 2018, Yawen Yao và cộng sự đã nghiên cứu lớp phủ siêu kỵ nước từ este hóa xenlulo bằng glycerol stearoyl, cho thấy gỗ được xử lý có tính chống nấm tốt hơn so với gỗ không xử lý, với khả năng ngăn chặn sự bám dính của nấm hiệu quả hơn.
1 1 4 Cải thiện tính năng chống chịu thời tiết cho gỗ
Trong những năm gần đây, việc sử dụng vật liệu nano vô cơ để cải thiện khả năng chống chịu khí hậu của gỗ đã trở thành một xu hướng nổi bật trong nghiên cứu biến tính gỗ Yu Yan và các cộng sự đã áp dụng các phương pháp như nhúng, tẩm và kết tủa để tạo ra lớp ZnO dạng thanh trên bề mặt gỗ, góp phần nâng cao tính năng của vật liệu này.
Nghiên cứu của Tshabalala và cộng sự cho thấy khả năng chống tia UV của gỗ đã được cải thiện đáng kể nhờ vào việc sử dụng các loại vật liệu vô cơ để xử lý biến tính gỗ Khi mẫu gỗ được đặt trong điều kiện chiếu tia UV cường độ cao, khả năng chống chịu khí hậu của gỗ cũng được nâng cao rõ rệt Ứng dụng đặc tính này không chỉ khắc phục tình trạng lão hóa và cải thiện bề mặt, phẩm chất của gỗ mà còn có ý nghĩa thực tiễn trong việc kéo dài tuổi thọ sử dụng gỗ khi sử dụng ngoài trời.
Hình 1 3 Ảnh SEM của vật liệu ZnO-gỗ (a) và ảnh quang học của vật liệu vô cơ-gỗ (b)
1 1 5 Cải thiện tính năng chậm cháy cho gỗ
Xử lý chậm cháy cho gỗ là một thách thức kỹ thuật lớn trong khoa học gỗ, với nhiều nhà khoa học tìm kiếm hóa chất chậm cháy an toàn cho môi trường và con người Sự phát triển của công nghệ nano đã mở ra hướng đi mới trong việc nâng cao khả năng chậm cháy và chịu lửa của gỗ Các nghiên cứu của chuyên gia Nhật Bản Saka và cộng sự đã chỉ ra rằng việc sử dụng TiO2, Na2O-SiO2 và các hợp chất vô cơ qua phương pháp sol-gel có thể cải thiện tính ổn định nhiệt và khả năng chịu lửa của gỗ Nghiên cứu của Sun Qingfeng cho thấy lớp anatase TiO2 trên bề mặt gỗ giúp kéo dài thời gian cháy gấp đôi và giảm lượng khói cùng khí độc so với gỗ đối chứng Năm 2017, Lizhuo Kong và cộng sự đã chứng minh rằng phủ ZnO lên gỗ không chỉ cải thiện tính quang mà còn nâng cao khả năng siêu kỵ nước và chậm cháy Năm 2018, Wang Ze và các cộng sự tiếp tục nghiên cứu trong lĩnh vực này.
Việc sử dụng PDMS@Stearic Acid-Kaolin để phủ lên vật liệu lignocellulose đã mang lại khả năng chống cháy vượt trội Do đó, nghiên cứu về việc ứng dụng vật liệu nano vô cơ nhằm cải thiện tính năng chậm cháy của gỗ hứa hẹn sẽ trở thành một trong những lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong tương lai.
Nghiên cứu vật liệu nano vô cơ để bảo quản và cải thiện chất lượng gỗ là một trong những hướng đi quan trọng trong ngành chế biến gỗ Từ góc độ phát triển, việc tìm kiếm “loại vật liệu đa năng” có ít tác động đến môi trường và giá trị sử dụng cao sẽ góp phần nâng cao tính chất gỗ, đáp ứng nhu cầu sử dụng bền vững trong tương lai.
1 2 Nghiên cứu ngoài nước về phương pháp biến tính gỗ bằng công nghệ nano
Hiện nay, công nghệ nano được ứng dụng trong xử lý biến tính gỗ chủ yếu qua hai phương thức: tạo ra vật liệu compozit gỗ-nano vô cơ và tạo lớp phủ nano trên bề mặt gỗ Đối với việc tạo compozit, các phương pháp như sol-gel, tẩm, in-situ và kết tủa thủy nhiệt được sử dụng Trong khi đó, các phương pháp tạo lớp phủ bao gồm sol-gel, nhúng, kết tủa thủy nhiệt, phun và quay.
1 2 1 Các nghiên cứu xử lý tạo compozit gỗ-vật liệu vô cơ
Gỗ, mặc dù dễ bị phân hủy, lại có ưu điểm là tự phân hủy trong môi trường tự nhiên, giúp thực hiện chu kỳ tồn tại của nó Tuy nhiên, điều này lại không mong muốn khi gỗ được sử dụng cho các ứng dụng phục vụ đời sống con người.
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21
Trong luận án, các thí nghiệm chỉ so sánh gỗ đã được xử lý với gỗ chưa xử lý, dẫn đến việc lấy mẫu gỗ không tuân theo tiêu chuẩn xác định tính chất cơ lý Các mẫu gỗ được thu thập nhằm đảm bảo sự khác biệt tự nhiên tối thiểu giữa nhóm mẫu đối chứng và mẫu gỗ xử lý.
Loại gỗ: Gỗ Bồ đề rừng trồng 7-8 tuổi, khai thác tại Tuyên Quang
Chọn ngẫu nhiên 30 khúc gỗ Bồ đề với đường kính từ 180 mm đến 200 mm và chiều dài 1000 mm Tiến hành cắt lấy các thanh gỗ, mỗi khúc gỗ sẽ được lấy 4 thanh sau khi đã loại bỏ phần tủy cây theo sơ đồ cắt đã định.
Hình 2 1 Sơ đồ lấy mẫu gỗ
Tổng cộng có 120 thanh gỗ Bồ đề, kích thước 40 mm x 70 mm x 1000 mm, đã được đánh mã hiệu và mang về sấy tại lò sấy của Xưởng thực hành, Viện Công nghiệp gỗ và Nội thất, đạt độ ẩm từ 12-15%.
Sau khi gỗ được sấy khô, quá trình lựa chọn diễn ra để loại bỏ những thanh gỗ có khuyết tật và chất liệu không đồng đều Việc này dựa trên đặc điểm ngoại quan nhằm giảm thiểu tác động của những biến động tự nhiên của gỗ trong các mẫu thí nghiệm so sánh.
Để đảm bảo tính đồng đều trong mức độ biến động giữa các nhóm mẫu thí nghiệm, các mẫu gỗ nhỏ được cắt theo nguyên tắc đánh số vị trí tương ứng trên từng thanh gỗ Các mẫu này không được tập trung vào một nhóm thí nghiệm mà được phân phối thành các nhóm khác nhau dựa trên vị trí Mẫu đối chứng và mẫu xử lý được chọn là các cặp mẫu gần nhau nhất trên cùng một thanh gỗ Mỗi chế độ thí nghiệm đều có bộ mẫu đối chứng riêng, không sử dụng chung cho tất cả các thí nghiệm.
- Kẽm axetat, tên tiếng Anh là Zinc acetate dehydrate, viết tắt là ZnAc, công thức hóa học là Zn(CH3COOH)2 2H2O, độ tinh khiết 98%
- Kẽm nitrate, tên tiếng Anh là Zinc nitrate, công thức hóa học là Zn(NO 3 ) 2 6H 2 O, độ tinh khiết 98%
Thanh thứ 1 Mẫu 1 1 Mẫu 1 2 … Mẫu 1 m
Thanh thứ 2 Mẫu 2 1 Mẫu 1 2 … Mẫu 2 m
Thanh thứ n Mẫu n 1 Mẫu n 2 … Mẫu n m
- A xít stearic, tên tiếng Anh là Stearic acid, viết tắt là STA, công thức hóa học là CH3-(CH2)16-COOH, độ tinh khiết 98%
- Hexamin, tên tiếng Anh Hexamethylenetetramine, công thức hóa học
- Triethenamine (TEA), công thức hóa học N(CH2CH3)3
- Epoxy #3021 hai thành phần A và B
Các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu đều được dán nhãn nguồn gốc từ công ty Tianjin Baishi Chemical Industry Co , Ltd (Tianjin, China)
2 2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Công nghệ phủ ZnO cho gỗ Bồ đề
- Đặc tính siêu kỵ nước và chịu tia UV của gỗ Bồ đề sau khi phủ ZnO
2 2 2 Phạm vi nghiên cứu a) Các yếu tố cố định
- Loại gỗ: Gỗ Bồ đề rừng trồng 7-8 tuổi, khai thác tại Tuyên Quang
- Kích thước mẫu: 5 mm (dày) × 20 mm (rộng) × 50 mm (dài)
- Số lượng mẫu: 10 mẫu/01 chế độ xử lý
- Hóa chất sử dụng: Zn(CH 3 COOH) 2 2H 2 O - ZnAc, Zn(NO 3 ) 2 6H 2 O,
CH3-(CH2)16-COOH - STA, C6H12N4 - HMTA
- Tỉ lệ pha dung dịch chứa Zn 2+ và dung dịch cho giai đoạn xử lý thủy nhiệt:
Thí nghiệm của luận án tham khảo tài liệu đã công bố trước [27] [25] để lựa chọn công thức pha dung dịch như sau:
+ Dung dịch sol chứa Zn2+ được pha theo tỉ lệ: 24,4g ZnAc : 200 mLEthanol : 11,25g Triethenamine (TEA) Số mol ZnAc và TEA bằng nhau
+ Dung dịch dùng cho giai đoạn xử lý thuỷ nhiệt được pha theo tỉ lệ: 0,5625g Zn(NO3)2 6H2O : 0,2668g (HMTA) : 40 ml nước tinh khiết (0,002 mol mỗi chất)
Công nghệ tạo hạt micro/nano ZnO được thực hiện qua quy trình cơ bản, dựa trên phương pháp đã được mô tả trong tài liệu số [82], với một số điều chỉnh cụ thể Các thay đổi này sẽ được trình bày chi tiết trong phần phương pháp nghiên cứu.
Điều kiện tối ưu để xử lý axit stearic nhằm tạo ra nano ZnO siêu kỵ nước đã được xác định trong nghiên cứu của luận án.
- Tỉ lệ pha dung dịch epoxy: dung dịch epoxy được pha với nồng độ 50% sau khi trộn thành phần A và thành phần B của Epoxy #3021 vào axeton
Công nghệ phun epoxy và ZnO lên gỗ được thực hiện bằng súng phun thông thường, với áp suất khí nén đạt 0,2 MPa Khoảng cách từ đầu súng đến bề mặt gỗ cần duy trì ở mức 10 cm để đảm bảo hiệu quả phun.
Phương pháp phủ ZnO lên gỗ Bồ đề được thực hiện qua hai kỹ thuật chính: phương pháp thủy nhiệt và phương pháp phun thông thường Việc áp dụng hai phương pháp này giúp nâng cao hiệu quả bảo vệ gỗ Bồ đề, đồng thời cải thiện tính chất bề mặt của vật liệu.
+ Phủ ZnO lên gỗ Bồ đề bằng phương pháp thủy nhiệt
Mẫu thí nghiệm của luận án thực hiện xử lý qua 3 bước chính sau:
Bước 1: Áp dụng phương pháp nhúng để tạo màng chứa hợp chất của Zn2+ trên bề mặt gỗ Bồ đề
Bước 2: Áp dụng phương pháp thuỷ nhiệt để xử lý tạo ra lớp màng chứa
ZnO trên bề mặt gỗ Bồ đề
Bước 3: Áp dụng phương pháp xử lý giảm năng lượng bề mặt màng bằng
Stearic Acid để xử lý mẫu gỗ Bồ đề đã phủ màng ZnO
+ Phủ ZnO lên gỗ Bồ đề bằng phương pháp phun
Phương pháp tổng quát gồm các bước như sau:
Bước 1: Áp dụng phương pháp chế tạo nano ZnO để tạo ra hạt nano ZnO Bước 2: Xử lý hạt nano ZnO để trở thành hạt ZnO siêu kỵ nước
Bước 3: Phân tán ZnO siêu kỵ nước vào axeton
Bước 4: Phun dung dịch epoxy lên bề mặt gỗ Bồ đề
Bước 5: Phun dung hỗn hợp ZnO siêu kỵ nước đã phân tán lên bề mặt gỗ
Bồ đề đã phun epoxy
- Chế độ xử lý giảm năng lượng bề mặt ZnO bằng a xít stearic
Để giảm năng lượng bề mặt của màng ZnO và tạo tính siêu kỵ nước cho gỗ Bồ đề, luận án đã thực hiện ngâm mẫu gỗ đã phủ ZnO với axit stearic trong điều kiện phòng thí nghiệm Quy trình xử lý được thiết kế dựa trên lý thuyết quy hoạch thực nghiệm hai yếu tố, với chi tiết được trình bày trong phần Phương pháp nghiên cứu.
Các yếu tố thay đổi gồm:
- Nồng độ dung dịch a xít stearic (STA)
- Thời gian ngâm mẫu trong a xít stearic c) Các chỉ tiêu chất lượng cần kiểm tra
- Góc tiếp xúc giọt nước lên bề mặt gỗ (tính kỵ nước của gỗ)
- Hiệu quả chịu ẩm (Moisture exclusion effectiveness - MEE)
- Độ hút nước của gỗ (Water absoption - WA)
- Độ bền màu trước và sau khi chiếu UV
- Cấu trúc hiển vi lớp phủ
- Cấu trúc tinh thể lớp phủ
2 3 Cách tiếp cận và nội dung nghiên cứu
Căn cứ vào mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, các thí nghiệm của luận án đã tiến hành theo sơ đồ sau:
Ngâm mẫu với Sol chứa Zn 2+
Xử lý giảm năng lượng bề mặt
Xác định thông số tối ưu xử lý Axit Stearic
PHƯƠNG PHÁP THỦY NHIỆT (in-situ) Nghiên cứu khả năng phủ ZnO lên gỗ Bồ đề
Gỗ Bồ đề phủ ZnO
C ấu trúc bề m ặt gỗ đã phủ ZnO:
Tính ch ất gỗ đã phủ ZnO:
- Hiệu quả chịu ẩm (MEE)
- Hiệu suất chống hút nước (WRE)
C ấu trúc bề m ặt gỗ đã phủ ZnO:
ZnO siêu kỵ nước PHƯƠNG PHÁP
Chế tạo ZnO siêu kỵ nước
PHUN Nghiên cứu duy trì tính năng lớp phủ ZnO trên gỗ
Tính ch ất gỗ đã phủ ZnO:
- Khả năng duy trì tính năng kỵ nước
Hình 2 2 Sơ đồ phương pháp tiếp cận nghiên cứu của luận án
Với cách tiếp cận như sơ đồ hình 2 2, luận án đã tiến hành thực hiện các nội dung nghiên cứu như sau:
2 3 1 Nghiên cứu khả năng phủ ZnO để nâng cao tính kỵ nước và chịu UV cho gỗ Bồ đề
(1) Phân tích cấu trúc hiển vi của lớp phủ ZnO trên gỗ Bồ đề
(2) Phân tích cấu trúc tinh thể của lớp phủ ZnO trên gỗ Bồ đề
(3) Đánh giá tính năng kỵ nước của gỗ Bồ đề phủ ZnO
(4) Đánh giá tính năng chịu UV của gỗ Bồ đề phủ ZnO thông qua độ bền màu
(5) Đánh giá khả năng tự làm sạch bề mặt của gỗ Bồ đề phủ ZnO
2 3 2 Nghiên cứu tối ưu hóa điều kiện xử lý a xít stearic cho màng ZnO trên gỗ Bồ đề
(1) Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện xử lý đến tính năng kỵ nước và chịu ẩm của gỗ Bồ đề phủ ZnO
(2) Nghiên cứu xây dựng mô hình quan hệ giữa điều kiện xử lý với tính năng siêu kỵ nước và chịu ẩm của gỗ Bồ đề phủ ZnO
(3) Xác định điều kiện xử lý phù hợp nhất để đạt được tính năng siêu kỵ nước cho gỗ Bồ đề phủ ZnO
2 3 3 Nghiên cứu nâng cao khả năng duy trì tính năng siêu kỵ nước của gỗ
Bồ đề bằng phương pháp phủ kết hợp epoxy và ZnO
(1) Phân tích cấu trúc hiển vi của lớp phủ epoxy kết hợp ZnO trên gỗ Bồ đề
(2) Phân tích cấu trúc tinh thể của lớp phủ epoxy kết hợp ZnO trên gỗ
(3) Đánh giá tính năng kỵ nước của gỗ Bồ đề phủ epoxy kết hợp ZnO
(4) Đánh giá tính năng chịu UV của gỗ Bồ đề phủ epoxy kết hợp ZnO thông qua độ bền màu
Luận án này phân tích cơ sở lý thuyết liên quan đến việc kế thừa kết quả từ các nghiên cứu đã công bố nhằm lựa chọn các thông số thí nghiệm cố định Phương pháp quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố được áp dụng để lập kế hoạch thực nghiệm tối ưu hóa điều kiện xử lý axit stearic cho màng ZnO trên gỗ Bồ đề.
2 4 2 1 Nghiên cứu khả năng phủ ZnO để nâng cao tính kỵ nước và chịu UV cho gỗ Bồ đề
Trong nội dung này, luận án tiến hành thực nghiệm với cách tiếp cận sau:
- Bước 1: Tạo lớp phủ chứa Zn2+ lên mẫu gỗ
- Bước 2: Xử lý thủy nhiệt để tạo ra cấu trúc thứ bậc chứa tinh thể ZnO trong lớp phủ
- Bước 3: Xử lý giảm năng lượng bề mặt lớp phủ ZnO
- Bước 4: Đánh giá đặc tính bề mặt của gỗ Bồ đề đã phủ ZnO
(1) Tạo lớp phủ chứa Zn 2+ lên mẫu gỗ Bồ đề
- Bước 1: Chuẩn bị mẫu gỗ, sau đó sấy mẫu đến khô kiệt
Để pha Sol ZnO, đầu tiên cho 24,4g Kẽm acetate (ZnAc 2H 2 O) vào 200 ml ethanol và khuấy liên tục trong 30 phút bằng máy khuấy từ gia nhiệt ở nhiệt độ 60 o C Sau đó, thêm 11,25g Triethenamine (TEA) và tiếp tục khuấy cho đến khi thu được dung dịch trong suốt.
Để đạt được lớp phủ đồng đều chứa Zn2+ trên gỗ, ngâm mẫu gỗ vào dung dịch đã chuẩn bị trong 30 phút, sau đó sấy ở nhiệt độ 60 oC trong 30 phút Quy trình này cần được thực hiện lặp lại 5 lần.
(2) Xử lý thủy nhiệt tạo cấu trúc micro/nano cho lớp ZnO trên gỗ Bồ đề
- Bước 1: Chuẩn bị dung dịch thủy nhiệt bằng cách hòa tan 0,5625g Zn(NO3)2 6H2O và 0,2668g HMTA vào 40 ml nước tinh khiết (0,002 mol mỗi chất), khuấy dung dịch trong 30 phút
- Bước 2 : Xử lý thủy nhiệt mẫu trong dung dịch thu được ở Bước 1,nhiệt độ 80 oC, thời gian 5 giờ, sau đó sấy mẫu ở nhiệt độ 60 oC, 1 giờ
(3) Xử lý giảm năng lượng bề mặt lớp phủ ZnO trên gỗ
- Bước 1: Chuẩn bị mẫu gồm mẫu gỗ Bồ đề không phủ và đã phủ ZnO
- Bước 2: Ngâm mẫu ở Bước 1 vào dung dịch a xít stearic nồng độ 1,5% trong 2 giờ
- Bước 3: Sấy mẫu ở 60 oC trong 3 giờ
2 4 2 2 Nghiên cứu tối ưu hóa điều kiện xử lý a xít stearic cho màng ZnO trên gỗ Bồ đề
Mục đích của nghiên cứu này là xác định các thông số tối ưu trong việc xử lý axit stearic cho gỗ Bồ đề đã được phủ ZnO Luận án đã tiến hành thực hiện theo một phương pháp khoa học cụ thể để đạt được kết quả mong muốn.
Bước 1: Tiến hành tạo các mẫu gỗ Bồ đề được phủ lớp tinh thể ZnO với cấu trúc thứ bậc, sử dụng phương pháp đã mô tả trong Bước 1 và Bước 2 của nội dung.
- Bước 2: Thực nghiệm theo Quy hoạch đa yếu tố với thông số đầu vào là nồng độ a xít stearic và thời gian ngâm mẫu trong a xít stearic
- Bước 3: Xử lý giảm năng lượng bề mặt lớp phủ ZnO trên gỗ
- Bước 4: Xác định thông số tối ưu điều kiện xử lý a xít stearic cho gỗ
Bồ đề đã phủ ZnO với hàm mục tiêu là tính siêu kỵ nước và chịu ẩm của gỗ
(1) Tạo ra các mẫu gỗ Bồ đề được phủ lớp tinh thể ZnO có cấu trúc thứ bậc
Các bước thực hiện tương tự mục (1) và (2) trong mục 2 4 2 1
(2) Quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố