Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Nhờ một lớp phủ tự làm sạch mới dành cho vải dệt, quần áo có thể bị vấy bẩn và lấm bẩn một ngày nào đó chỉ cần xả nước để làm sạch. Các nhà nghiên cứu cho biết phát minh này có thể giúp việc giặt giũ dễ dàng hơn và thân thiện với môi trường hơn bằng cách giảm lượng nước tiêu thụ và hạn chế nước thải chứa hóa chất tẩy rửa và sợi vi nhựa. Lớp phủ tự làm sạch không phải là ý tưởng mới; chúng thường gồm ba loại vật liệu chính: các vật liệu siêu kỵ nước chống lại các vết bẩn gốc nước nhưng khó làm sạch dầu mỡ; các bề mặt tự làm sạch quang xúc tác phân hủy ô nhiễm dưới ánh sáng nhưng không ngăn bụi bẩn bám dính ban đầu; và lớp phủ dựa trên chất bôi trơn giúp chất bẩn trượt đi, tuy nhiên lại thiếu độ ổn định và bền lâu trên các vải mềm.

Các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã phát triển một lớp phủ tự làm sạch mới cho hàng dệt may, dựa trên tương tác phân tử trong lớp đa phân tử và quá trình điện phân tạo ra một “lá chắn nano” gồm các phân tử nước. Lớp phủ này giúp ngăn chặn hiệu quả các chất gây bẩn bám vào sợi vải, làm cho việc loại bỏ vết bẩn, dư lượng dầu mỡ, vi khuẩn và nấm mốc trở nên dễ dàng hơn chỉ bằng cách xả nước.
 

Nguồn: Chongling Cheng & Dayang Wang
Một minh họa cho thấy lớp phủ này dễ dàng được áp dụng và tạo ra quần áo dễ giặt sạch
 

Chongling Cheng tại Đại học Đông Nam, Trung Quốc, kể rằng: “Điều đầu tiên truyền cảm hứng cho chúng tôi không phải là việc giặt giũ, mà là một câu hỏi cơ bản hơn trong hóa học tiếp xúc: loại bề mặt nào có thể ngăn chặn các chất gây ô nhiễm bám dính đến mức có thể loại bỏ chúng chỉ bằng nước?” Nhóm nghiên cứu trước đó đã xem xét các bề mặt chứa các nhóm sulfonate, vốn hút nước mạnh. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng, khi các nhóm này được sắp xếp với mật độ cao, chúng tạo thành một lớp nano ổn định và liên tục của các phân tử nước liên kết chặt chẽ, giúp bảo vệ hiệu quả bề mặt khỏi các chất ô nhiễm ngoài môi trường.

Trong ngành dệt may, các nhà nghiên cứu đã phun hai loại vật liệu điện phân mang điện tích trái dấu lên các loại vải như polyester, cotton và lụa. Quá trình này tương tự như sơn hoặc quét ở cấp độ nano, được lặp lại nhiều lần để tạo ra lớp phủ liên tục và thống nhất trên bề mặt vải. Nhờ đó, lớp bảo vệ chứa các phân tử nước đủ dày để ngăn chặn các chất gây bẩn xâm nhập và thấm vào các sợi vải bên trong. Sau khi phun, các vải được làm bẩn bằng tương cà, nước tương, dầu động cơ, cũng như tiếp xúc với vi khuẩn và nấm mốc. Một chu trình xả đơn trong máy giặt cho kết quả tương đương hoặc vượt xa so với việc giặt một lần với chất tẩy rửa và bốn lần xả đối với vải không phủ. Nhóm nghiên cứu ước tính giảm khoảng 82% lượng nước, điện năng và thời gian tiêu thụ trong quá trình giặt. Đồng thời, phương pháp này loại bỏ nhu cầu dùng chất tẩy rửa và giảm đáng kể lượng vi nhựa thải ra môi trường. Cheng giải thích rằng, không có chất tẩy rửa, vi nhựa sẽ khó rời khỏi nước hơn nhiều. Do đó, phương pháp này giúp giảm lượng phát thải vi nhựa bằng cách giảm sự hình thành và phân tán sợi trong quá trình giặt. Rajesh Ramanathan, nhà hóa học vật liệu nano tại Học viện Công nghệ Hoàng gia Melbourne (RMIT), Úc, nhận xét: “Công trình này thể hiện một cách tiếp cận thực tiễn mới trong suy nghĩ về việc giặt giũ”. Đặc biệt, cơ chế này không cần xúc tác hay tiêu diệt sinh học, mà dựa hoàn toàn vào các hiện tượng vật lý của giao diện, không phân hủy qua hóa học.