28/05/2015

Lọc dầu bằng công nghệ… lá sen

Bạn có nhận thấy rằng nước không thể thấm qua lá sen (lá của cây hoa sen) không? Nhưng dầu thì có thể. Lấy cảm hứng từ tính chất này, những nhà nghiên cứu của trường đại học bang Ohio đã sáng tạo ra loại vật liệu khác có tính năng… đảo ngược.

Photo credit: Jo McCulty, courtesy of The Ohio State University.
Photo credit: Jo McCulty, courtesy of The Ohio State University.

Những nhà nghiên cứu của trường đại học bang Ohio đã bọc một miếng lưới kim loại không rỉ bằng lớp vi hạt (microscopic particles) có thể giữ dầu lại, nhưng nước thì không. Vật liệu “thông minh” này chỉ cho phép nước trong hỗn hợp dầu và nước chảy qua, để lại dầu bị giữ lại phía trên. Như vậy dầu dễ dàng được thu gom và mang đi. Thiết kế đầy hứa hẹn này có một loạt tiềm năng sử dụng nếu được tăng kích thước, như gom dầu từ sự cố tràn dầu hoặc phát hiện dầu mỏ dưới lòng đất. Kết quả nghiên cứu trên đã được công bố trên tạp chí Nature.

Thiên nhiên thường có sẵn câu trả lời cho muôn vàn vấn đề mà con người phải đối mặt. Lá của cây hoa sen là một ví dụ. Chúng có khả năng ngăn không cho nước thấm qua nhưng dầu thì không. Tính năng này có được là nhờ vi cấu trúc gập ghềnh  (bumpy microarchitecture) trên bề mặt của lá. Tính chất này đã gợi cảm hứng cho các nhà khoa học phát triển một vật liệu có chức năng đảo ngược. Họ đưa ra ý tưởng bao phủ một bề mặt lồi lõm tương tự với những phân tử có chất hoạt động bề mặt (surfactants) bám vào, thứ thường được sử dụng như chất tẩy rửa.

Để chế tạo ra bề mặt gồ ghề đó, nhóm nghiên cứu phun một lưới thép không gỉ với các hạt nano silica, và sau đó bổ sung các lớp phân tử được gắn chất hoạt động bề mặt. Theo các nhà khoa học, những vật liệu được chọn vì chúng có giá cả phải chăng và không độc hại. Tuy rằng họ chỉ mới tạo ra một mảnh vuông vật liệu nhỏ, cả đội tin rằng họ có thể sản xuất những tấm lưới lớn hơn với giá thành thấp (~ 10 USD/1m² hoặc 1 USD/1 ft²).

Trong khi nghiên cứu, các nhà khoa học cũng khám phá ra rằng chỉ cần điều chỉnh sự kết hợp các lớp, họ có thể chế tạo ra các phân tử nano có khả năng hút dầu, có ích cho việc truy tìm dầu dưới lòng đất.

“Chúng tôi đã nghiên cứu rất nhiều loại bề mặt có trong tự nhiên, từ các loại lá đế cánh bướm và da cá mập, để có thể hiểu rõ cách thức thiên nhiên giải quyết một số vấn đề cụ thể.” – Tác giả của nghiên cứu Bharat Bhushan cho biết trong một bài báo: “Giờ đây chúng tôi muốn được đi sâu hơn vào các phương pháp của thiên nhiên nhằm tìm ra giải pháp cho các vấn đề mới.”

Đồng nghiệp và là đồng tác giả Philip Brown đồng ý rằng: “Các tính năng có trong thiên nhiên chỉ chạm đến một mức giới hạn nào đó. Để lọc những vật liệu nhân tạo như dầu mỏ, chúng ta cần một cấp độ hóa học cao hơn mà thiên nhiên chưa tiếp cận được.”  

Nguồn: I fucking love science

20/01/2016
Hoàng tử bé
17/08/2017
Công chúa nhỏ