Sơn tự làm đầu tiên tại Việt Nam

Thông thường TiO ₂là chất bột màu trắng, có kích cỡ một micromét (phần triệu mét), rất bền, không độc và rẻ tiền. Ở kích cỡ này, nó được dùng để tạo màu trắng trong công nghiệp sơn và hóa mỹ phẩm từ 100 năm nay. Nhưng gần đây, các nhà khoa học Nhật Bản đã phát hiện những tính chất vật lý và hóa học khác hẳn. Trên cơ sở đó, họ chế tạo thành công sơn tự làm sạch có thành phần chính là hạt TiO ₂ở cỡ nano, rất hữu dụng trong sơn kính, sơn tường, chống khuẩn và nấm mốc trong các bệnh viện. Nhận thấy đặc tính cực kỳ ưu việt của sản phẩm này, các chuyên gia của Viện vật lý ứng dụng và Thiết bị khoa học đã tự mày mò và sau cùng điều chế thành sơn quang xúc tác TiO ₂bằng phương pháp đơn giản, giá dễ chấp nhận. Nguyên lý hoạt động của loại sơn này như sau: dưới tác động của tia tử ngoại (có trong ánh sáng mặt trời hoặc đèn huỳnh quang), TiO ₂trong lớp sơn phủ sẽ làm phát sinh các tác nhân ôxy hóa cực mạnh như H ₂O ₂, O _2-, OH ^-, mạnh gấp hàng trăm lần các chất ôxy hóa quen thuộc hiện nay là clo, ozone. Nhờ khả năng ôxy hóa mạnh này, nó có thể phân hủy hầu hết các hợp chất hữu cơ, khí thải độc hại, vi khuẩn, rêu mốc bám trên bề mặt vật liệu thành những chất vô hại như CO ₂, H ₂O.

Tiến sĩ Đức cho biết, sơn quang xúc tác TiO ₂có thể tạo thành màng mỏng (trong suốt hoặc trắng đục) dày cỡ 10 micromét lên bất kỳ loại bề mặt nào như tường, kính, gạch men, gỗ, giấy. Nó bám dính tốt ở nhiệt độ thường và chịu được mọi điều kiện thời tiết mưa, nắng. Nếu được xử lý ở nhiệt độ 500 ⁰C, sơn sẽ có độ bền vĩnh cửu, còn nếu không qua xử lý nhiệt, nó có độ bền bán vĩnh cửu - tức là có thể bị cào xước như sơn thông thường. Màng sơn quang xúc tác TiO ₂do Viện sáng chế có những tính năng nổi bật là diệt khuẩn và chống rêu mốc. Các nhà khoa học ở Viện Công nghệ sinh học đã thử nghiệm và thấy rằng trong điều kiện ánh sáng thường, trên tấm kính không phủ màng sơn TiO ₂, vi khuẩn E.coli và Bacilus subtilic vấn sống hầu như nguyên vẹn. Nhưng trên kính có phủ màng TiO ₂, lượng vi khuẩn giảm nhanh và bị diệt hoàn toàn chỉ sau vài giờ. Thử nghiệm của Viện Vệ sinh dịch tễ trung ương (Bộ Y tế) cũng cho hiệu quả tương tự. Tổng số vi khuẩn phát hiện trên mẫu gạch phủ TiO ₂giảm rõ rệt sau 10 ngày so với mẫu gạch thường, và hầu như biến mất sau 2,5 tháng.

Kính phủ màng TiO2 (trái) có số vi khuẩn giảm mạnh và bị diệt hoàn toàn sau 1 giờ dưới ánh sáng thường. Tấm không phủ (phải), vi khuẩn E.coli phát triển mạnh.

Trong một thí nghiệm về khả năng chống rêu mốc, một nửa lớp kính được phủ màng TiO ₂và một nửa để nguyên. Sau hai tháng đặt kính trong điều kiện ẩm ướt và có ánh sáng, rêu mốc nhiều trên nửa tấm kính không phủ TiO ₂, nửa còn lại vẫn sạch nguyên. Những kết quả này đã mở ra triển vọng ứng dụng sơn quang xúc tác TiO ₂để làm sạch không khí, diệt khuẩn phòng ở và chống rêu mốc trên tường, đặc biệt hữu ích trong các bệnh viện. Bên cạnh đó, sơn quang xúc tác TiO ₂còn giúp bề mặt vật liệu rửa sạch bằng nước mưa và chống mờ do hạt nước. Trên gạch men hoặc kính thường, nước thường đọng thành giọt, gây mờ kính, khi khô thì để lại vết bẩn. Nhưng với bề mặt phủ TiO ₂, giọt nước rơi xuống bị loang phẳng, đẩy bụi bẩn khỏi bề mặt, và làm cho kính trở nên trong suốt chứ không mờ. Cũng thể ứng dụng TiO ₂để tạo màng lọc quang xúc tác, dùng trong máy làm sạch không khí, máy điều hòa… Để chế tạo sơn, ngoài TiO ₂còn cần có các chất keo gắn kết. Nhưng vì TiO ₂có khả năng ôxy hóa cực mạnh, nên nó phân hủy luôn cả những loại keo polymer dùng trong sơn thông thường, do vậy nhóm nghiên cứu đã phải chế riêng một loại keo nước cho sản phẩm này. Về tính an toàn của sản phẩm, các nhà nghiên cứu cho biết các ôxy hoạt tính được tạo ra trên bề mặt chất quang xúc tác, không tách ra khỏi bề mặt hoặc phát tán vào không khí, vì vậy không có sự nguy hiểm cho con người (thực tế, các chất hữu cơ phải tiếp xúc với bề mặt chất quang xúc tác mới bị phân hủy).

Hiện tại, các nhà nghiên cứu đã nhận được nhiều đề nghị cung cấp sản phẩm, chẳng hạn công ty Viglacera đề nghị sử dụng thử sơn quang phủ chống ẩm mốc cho gạch ốp, nhưng Viện chưa có điều kiện sản xuất trên quy mô lớn. Tiến sĩ Đức cho biết bà mong muốn được hợp tác với các nhà đầu tư để mở rộng sản xuất hoặc chuyển giao công nghệ, nhằm phục vụ cho lợi ích của cộng đồng.

Nửa kính phủ TiO2 (trái) không bị đọng nước, không bị mờ, so với nửa không phủ màng TiO2

- Sự có mặt tại thị trường? Hiện ở Việt Nam chưa có bán loại sơn quang xúc tác trên thị trường. Các nước Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc hay lãnh thổ Đài Loan cũng đang thử nghiệm và chào bán.

- Trong quá trình tự làm sạch, TiO ₂có sản sinh ra CO ₂và H ₂O, lượng CO ₂này có đủ gây ngất không?

Khả năng ôxy hóa và phân hủy hữu cơ của TiO2 khi được chiếu ánh sáng tử ngoại rất cao, nhưng vì lượng tia cực tím trong nhà và của ánh sáng mặt trời rất ít, nên nó chỉ có tác dụng phân hủy từ từ. Không thể phân hủy một lượng hữu cơ lớn trong một thời gian ngắn để sinh ra lượng CO ₂lớn có thể gây ngất.

- TiO ₂có khả năng ôxy hóa mạnh như vậy. Nếu da tay chạm vào sơn, có bị ôxy hóa không? Nếu TiO ₂chạm vào da thì mặt ngoài tiếp xúc với ánh sáng mới có tác dụng, mặt trong tiếp xúc với da không có tác dụng, nên tay người sẽ không bị ảnh hưởng.

- Độc tính của TiO ₂ra sao? Có hại cho trẻ em nếu vô tình nuốt phải hay không?

Bản thân TiO ₂là chất không độc. Thế giới vẫn sử dụng trong kem đánh răng, kem chống nắng và có tài liệu nói cả trong thực phẩm.