Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ năm, 13/04/2006 00:37 (GMT+7)

Màng nhiều lớp đa năng

Màng bảo quản rau quả

Ai cũng biết một củ khoai thối trong đống khoai sẽ nhanh chóng làm cho các củ khoai xung quanh bị thối theo. Đó là do êtylen, một loại khí có ở rau củ thối, trái cây chín ủng... bay ra xung quanh làm lây lan. Tìm cách làm giảm êtylen trong không khí sẽ bảo quản rau, quả, củ được lâu hơn. Một loại màng bọc có tên là Yasa (Yasa - sheets) có khả năng thu hút mạnh các phân tử êtylen bay trong không khí đã được bán rộng rãi ở Nhật. Dùng màng này làm bao bì đựng rau chẳng hạn, rau sẽ tươi lâu (xem hình 1).

Màng Yasa là một ví dụ về ứng dụng công nghệ phun phủ màng nhiều lớp mới phát triển độ 5-7 năm nay.

Công nghệ làm màng nhiều lớp đa năng

Làm thế nào tạo được màng nhiều lớp bám chắc trên bề mặt và có những tính năng đặc biệt?

Nghiên cứu thấy rằng, phần lớn vật liệu tự nhiên cũng như vật liệu tổng hợp ở mặt ngoài có điện tích âm. Nếu làm những phân tử có dạng chuỗi dài mang điện tích dương, điện tích dương và điện tích âm sẽ hút nhau bằng lực hút tĩnh điện. Phân tử càng dài càng có nhiều điểm móc nối với bề mặt vật liệu, lớp phân tử càng bám chắc vào bề mặt. Nếu lại làm những phân tử có dạng chuỗi dài mang điện âm và cho lớp phân tử này bám lên lớp mang điện dương, ta có được màng hai lớp bám chắc trên bề mặt. Cứ tiếp tục làm như vậy ta sẽ có được màng dày gồm nhiều lớp mỏng phủ lên và bám chắc vào bề mặt.

Tạo cho các lớp phân tử đó những tính năng đặc biệt, ta sẽ có được màng nhiều lớp đa năng. Màng Yasa để bảo quản rau nêu trên là màng nhiều lớp phủ ở bên trong bao bì bình thường, có tính năng hút phân tử êtylen. Như sẽ thấy trong một số ví dụ sau, có thể tạo màng nhiều lớp rất cứng, màng nhiều lớp có tác dụng sinh học, màng nhiều lớp chống phản quang...

Cách tạo ra màng nhiều lớp có quá phức tạp, tốn kém không? Về nguyên tắc, rất đơn giản. Phổ biến nhất là cách nhúng nhiều lần (xem hình 2). Người ta chuẩn bị dung dịch chứa các phân tử dài mang điện dương (polycation) và dung dịch chứa các phân tử dài mang điện âm (polyanion). Rửa sạch bề mặt, nhúng bề mặt vào dung dịch polycation cho hình thành lớp màng mỏng polycation, rửa sạch, nhúng vào dung dịch polyanion... và tiếp tục quy trình như ở hình 2. Cũng có thể dùng cách ly tâm, nhỏ một giọt dung dịch polycation trên bề mặt để lan rộng ra tạo thành lớp mỏng polycation rồi tiếp tục giọt một giọt polyanion...

Sau đây ta xét một số màng nhiều lớp đặc biệt.

Màng nhiều lớp để làm áo chống đạn

Năm 2002, nhóm nghiên cứu ở Đại học Oklahoma (Mỹ) đã bắt chước cấu trúc của xà cừ để làm loại màng nhiều lớp kiểu "gạch và vôi vữa". Các viên gạchlà những tinh thể khoáng vật mang điện âm, hình dạng đặc biệt nên dễ tự sắp xếp cho song song nhau. Vôi vữa gắn kết là các protêin trong tơ lụa. Những phân tử lớn này tạo ra cầu nối gắn kết các viêngạch lại tạo nên lớp polyanion. Cho các lớp polyanion này nằm xen kẽ với các lớp polycation, từ đó có được màng nhiều lớp rất bền về mặt cơ học. Thay các hạt tinh thể khoáng vật bằng các ống nanôcacbon, màng nhiều lớp bền gấp 6 lần so với vật liệu composit sợi cacbon bền nhất hiện nay. Loại màng nhiều lớp có ống nanô cacbon này đang được nghiên cứu sử dụng để làm áo giáp chống được đạn bắnthủng nhưng lại nhẹ nhàng, dễ mặc.

Màng nhiều lớp chống phản xạ

Kính, thấu kính không thật trong suốt, ánh sáng không xuyên qua được hết không hẳn là do đục mà là bị phản xạ ở bề mặt tiếp xúc. Để khắc phục, người ta phải phủ một lớp chống phản xạ trên bề mặt.

Cách phủ bằng màng nhiều lớp polycation/polyanion có ưu điểm rõ rệt là lớp phủ bám rất chắc vào kính, thấu kính. Để điều khiển tính chất quang, người ta dùng các đại phân tử là polyacrilic, polyaliamin và dùng các axit đặc biệt để tạo ra trong màng nhiều lớp các lỗ nanô làm thay đổi chiết suất. Từ đó có thể phủ được màng nhiều lớp để chống phản xạ, cho ánh sáng đi xuyên qua nhiều hơn. Cũng có thể tạo được màng nhiều lớp phản xạ chọn lọc tốt ánh sáng mặt trời để làm kính chống nắng. Ngoài chất lượng cao về mặt quang học, màng nhiều lớp còn có chất lượng cao về mặt cơ học: Cứng, bám dính tốt (không bị bong).

Màng nhiều lớp dùng cho y sinh

Có thể làm màng nhiều lớp và đưa vào đấy các phần tử mang điện tích như protêin, virut, phân tử trị bệnh ở vị trí các polycation hoặc polyanion. Cácloại màng nhiều lớp này rất cần thiết, ví dụ cho việc cấy ghép trong cơ thể.

Năm 2004, nhóm nghiên cứu ở Strasbourg (Pháp) đã làm màng nhiều lớp chứa peptit có tác dụng chống viêm. Màng này đã được thử dùng để phủ lên mặt bên trong của đoạn khí quản nhân tạo thay thế cho đoạn khí quản bị bệnh ở chuột. Đối với khí quản nhân tạo thông thường (hình 3, trái) khi đem thay thế vào cơ thể chuột, sau một thời gian khí quản nhân tạo co hẹp lại dẫn đến bị tắt vì có lớp sinh chất mọc dày lên ở bên trong (hình 3, phải). Nếu phủ màng nhiều lớp chống viêm, hiện tượng tắt mạch không xảy ra (hình 3, giữa).

Khó có thể kể hết những khả năng ứng dụng của màng nhiều lớp. Các nhà khoa học đang phát triển những màng nhiều lớp với nhiều tính năng đặc biệt mới. Mặt khác, người ta đang tìm cách chế tạo màng nhiều lớp với giá rẻ hơn, kinh tế hơn, trong đó có cách chế tạo theo kiểu in liên tục như là in báo. Nhà máy chế tạo màng nhiều lớp kiểu này đang được xây dựng ở Mỹ.

Theo: La Recherche, 2005, No9 (389), TC Hoạt động khoa học, 2005, No11

Xem Thêm

Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.
Ứng dụng công nghệ số toàn diện là nhiệm vụ trọng tâm của VUSTA giai đoạn tới
Ứng dụng công nghệ số toàn diện, xây dựng hệ sinh thái số là bước đi cấp thiết nhằm nâng cao hiệu quả quản trị và phát huy sức mạnh đội ngũ trí thức của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA). Qua đó cho thấy, VUSTA không chỉ bắt kịp xu thế công nghệ mà còn chủ động kiến tạo những giá trị mới, khẳng định vai trò tiên phong của đội ngũ trí thức trong thời đại số.

Tin mới

Thủ tướng Lê Minh Hưng lên đường tham dự Hội nghị cấp cao ASEAN lần thứ 48 tại Philippines
Nhận lời mời của Tổng thống nước Cộng hòa Philippines Ferdinand Romualdez Marcos Jr, Chủ tịch ASEAN năm 2026, ngày 7/5, Thủ tướng Chính phủ nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Lê Minh Hưng dẫn đầu Đoàn đại biểu cấp cao Việt Nam lên đường tham dự Hội nghị cấp cao ASEAN lần thứ 48 tại Cebu, Philippines từ ngày 7 đến 8/5/2026.
Hội Vô tuyến - Điện tử Việt Nam: Điểm tựa khoa học công nghệ gắn với chuyển đổi số quốc gia
Hội Vô tuyến - Điện tử Việt Nam với gần 40 năm phát triển đang thể hiện rõ vai trò tổ tổ chức xã hội - nghề nghiệp uy tín trong lĩnh vực vô tuyến, điện tử, viễn thông, công nghệ thông tin đồng thời đóng góp thực chất vào tiến trình chuyển đổi số quốc gia theo tinh thần Nghị quyết 57-NQ/TW của Bộ Chính trị.
Đầu tư khoa học công nghệ giải quyết điểm nghẽn của ngành Thủy sản Việt Nam
Phát biểu tại Hội nghị khoa học công nghệ thủy sản và kiểm ngư toàn quốc năm 2026, Thứ trưởng Bộ Nông nghiệp và Môi trường Phùng Đức Tiến đã nhấn mạnh sự cần thiết của đổi mới sáng tạo khoa học công nghệ trong giải quyết điểm nghẽn về logistics, môi trường, nâng cao sức cạnh tranh của ngành Thủy sản trong nước.
Chủ tịch VUSTA Phan Xuân Dũng nhận danh hiệu Giáo sư danh dự Đại học Năng lượng Moskva, Liên bang Nga
Sáng 30/4/2026, tại Trường Đại học Năng lượng Moskva, Liên bang Nga (MPEI), TSKH. Phan Xuân Dũng, Chủ tịch VUSTA đã vinh dự đón nhận danh hiệu Giáo sư danh dự của MPEI. Chủ tịch VUSTA Phan Xuân Dũng là công dân đầu tiên của Việt Nam được trao tặng danh hiệu Giáo sư tại MPEI, đứng trong bảng danh dự cùng với các nhà khoa học nổi tiếng trên thế giới.
51 năm thống nhất đất nước: Khơi thông nguồn lực tri thức trong kỷ nguyên mới
Thông tấn xã Việt Nam giới thiệu bài phỏng vấn với Phó Giáo sư, Tiến sĩ Phạm Ngọc Linh, Phó Chủ tịch Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) về vai trò của lực lượng trí thức và những giải pháp đột phá để hiện thực hóa khát vọng hùng cường vào năm 2030 và 2045.
Phát huy vai trò nòng cốt của trí thức KH&CN tỉnh Cà Mau
Đại hội đại biểu Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Cà Mau lần thứ I, nhiệm kỳ 2026 - 2031 tổ chức thành công thực sự đã mở ra một không gian mới để hội tụ sức mạnh, tâm huyết và trí tuệ của đội ngũ trí thức tỉnh nhà, định hình con đường kiến tạo và phát triển trong kỷ nguyên mới của đất nước.