Thông tin Đề tài

Tên đề tài Nghiên cứu chế tạo lớp phủ nanocomposite chứa oxit kim loại để bảo vệ vật liệu trong điều kiện khí hậu nhiệt đới
Mã số đề tài QTBY01.08/23-24
Cơ quan chủ trì (Cơ quan thực hiện) Viện Kỹ thuật Nhiệt đới
Cơ quan phối hợp Trường Đại học Quốc gia Gomel mang tên Francisk Skorina
Thuộc Danh mục đề tài Nhiệm vụ Hợp tác Quốc tế
Họ và tên TS. Nguyễn Tuấn Anh
Thời gian thực hiện 01/01/2023 - 31/12/2024
Tổng kinh phí 200 triệu đồng
Xếp loại Xuất sắc
Mục tiêu đề tài

-Chế tạo thành công lớp phủ bảo vệ trên cơ sở các nhựa acrylic polyurethane và hạt nano ZnO-Ag có tính chất cơ lý tốt, có khả năng tự làm sạch cao. 
-Chế tạo thành công lớp phủ bảo vệ kim bằng phương pháp sol-gel chứa SiO2, TiO2, graphen có tính chất cơ lý tốt, có khả năng bảo vệ chống ăn mòn kim loại

 

Kết quả chính của đề tài

- Với lớp phủ polyme nanocompozit, SEM/TEM chỉ ra rằng hạt nano-ZnO và nano Ag đã lai hóa với nhau trong đó hạt nano Ag có kích thước 10 – 30 nm được gắn trên bề mặt của hạt nano-ZnO (dạng hình que:  rộng: 30-70 nm, dài: 100-200 nm). Kết quả SEM cũng cho thấy ZnO-Ag đã được phân tán tốt ma trận lớp phủ polyme, với hàm lượng ≤ 2%. Khi hàm lượng ZnO-Ag > 2%, sự kết tụ các hạt ZnO-Ag được quan sát nhiều hơn và làm giảm cơ tính của lớp phủ. cơ tính cho thấy khi hàm lượng ZnO-Ag ≤ 2%, độ bám dính và độ cứng tương đối của các lớp phủ không thay đổi so với lớp phủ không có các hạt nano. Tuy nhiên, sự có mặt của các hạt nano lai đã làm tăng cơ tính, theo chiều tăng của hàm lượng hạt nano. Khi hàm lượng ZnO-Ag tăng từ 0 đến 2% khối lượng, độ bền va đập và độ bền mài mòn tăng theo tỷ lệ thuận với hàm lượng ZnO-Ag, tăng từ 174 kg.cm và 132,7 L/mil lên 187 kg.cm và 154,6 L/mil, tương ứng. Kết quả đo hệ số phản xạ cho hệ sơn chống nóng SHR với lớp topcoat là lớp phủ nanocompozit khi có chất bẩn nhân tạo cho thấy sau khi chiếu UV thì lớp topcoat đã hồi phục hệ số phản xạ mạnh hơn, phản ánh khả năng tự làm sạch các vết bẩn. Sau khi chiếu tia UV (trong thời gian 96 giờ), khi không có lớp phủ topcoat nanocompozit, hệ số phản xạ của lớp phủ SHR chỉ phục hồi nhẹ tăng từ 57,2 lên 58,7%. Trong khi độ phản xạ của hệ phủ SHR-ZnO-Ag phục hồi mạnh hơn, từ tăng 60,8% đến 76,5%. 
-Với lớp phủ sol-gel, SEM chỉ ra rằng chất ức chế ăn mòn graphen đã được đưa vào thành công vào ma trận lớp phủ sol-gel, với hàm lượng 0,1~0,5 %. Các phép đo cơ tính cho thấy các lớp phủ sol-gel với hàm lượng graphen  0,5 wt.% cung cấp giá trị cao nhất về độ bám dính (1,48 MPa), khả năng chống xước (850 N) và khả năng chống mài mòn (812 L./mil.). Số liệu EIS cho thấy ở hàm lượng graphen cao hơn sẽ làm tăng cả hai điện trở R1 (lớp phủ) và R2 (tiếp giáp lớp phủ/Al). Ngoài việc tăng hiệu quả cơ chế bảo vệ barie của lớp phủ (graphen hoạt động như chất độn nano/chất gia cường nano), thì một cơ chế khác nhờ vai trò của chất ức chế ăn mòn của graphen trong việc tăng khả năng chống ăn mòn tại tiếp giáp nhôm-lớp phủ.
- Nâng cao năng lực nghiên cứu của nhóm nghiên cứu.
- Củng cố, tăng cường hợp tác trong nghiên cứu khoa học và đào tạo giữa Viện Kỹ thuật nhiệt đới và các cơ sở nghiên cứu và đào tạo tại Trường Đại học Quốc gia Gomel mang tên Francisk Skorina.

 

Những đóng góp mới

Đã chế tạo thành công lớp phủ topcoat bằng phương pháp phân tán trong dung môi nhựa acrylic polyurethane và nano lai ZnO-Ag. Lớp phủ polyme naocompozit có tính chất cơ lý tốt, có khả năng tự làm sạch theo cơ chế xúc tác quang
Đã chế tạo thành công lớp phủ sơn lót (primer coat) sol-gel chứa TiO2, SiO2, graphen có khả năng bảo vệ kim loại (nhôm và hợp kim) trong môi trường xâm thực.

*** Sản phẩm cụ thể giao nộp:
- Các bài báo đã công bố: 
- Kovalenko, D.L., Uong Van, V., Mac, V.P., Nguyen, T.V., Pham Thi, L., Nguyen*, T.A., Gaishun, V.E., Vaskevich, V.V. and Tran, D.L. (2024), "Effect of graphene on mechanical and anti-corrosion properties of TiO2-SiO2 sol-gel coating", Anti-Corrosion Methods and Materials, Vol. 71 No. 6, pp. 820-830. https://doi.org/10.1108/ACMM-05-2024-3023
- Đào tạo: Hướng dẫn 01 học viên cao học.

 

Kiến nghị

Hệ lớp phủ kép trên cơ sở lớp sơn lót sol-gel (primer coat) và lớp topcoat polyme nanocompozit  có nhiều triển vọng ứng dụng làm lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn và có khả năng tự làm sạch trong ngành công nghiệp ô tô, xe máy, hàng không, vũ trụ.
Thông qua đề tài, nhóm nghiên cứu đã được hợp tác với Trường Đại học Quốc gia Gomel mang tên Francisk Skorina, và nâng cao trình độ trong nghiên cứu chế tạo lớp phủ tiên tiến để bảo vệ vật liệu. Chúng tôi kính mong Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam nghiệm thu đề tài và ủng hộ để hợp tác được tiếp tục phát triển.

 

Ảnh nổi bật đề tài
1749437883541-ntanh.jpg