Nghiên cứu mới cho thấy ống nano carbon cho thấy mối quan hệ yêu / ghét với nước

Ống nano carbon (CNTs) có giá trị cho nhiều ứng dụng. Được làm bằng các tấm graphene cuộn thành ống nhỏ hơn 10.000 lần so với tóc người, CNT có trọng lượng khối đặc biệt và đặc tính nhiệt và điện rất tuyệt vời. Các tính năng này làm cho chúng trở nên lý tưởng cho một loạt các ứng dụng, bao gồm siêu tụ điện, kết nối, chất kết dính, các bẫy hạt và màu cấu trúc.

Nghiên cứu mới cho thấy sẽ tạo ra được nhiều ứng dụng tiềm năng hơn đối với CNT đó là tạo CNT như một lớp phủ, trong đó chúng có thể vừa đẩy nước và giữ nước, một đặc tính hữu ích cho các ứng dụng như in, quang phổ, vận chuyển nước hoặc thu gọn bề mặt. Khi nước được đổ vào các rừng CNT, các CNT sẽ đẩy nước ra và nước sẽ tạo thành một quả cầu bong bóng, tuy nhiên, khi lật lại, quả cầu nước không rơi ngược xuống mà vẫn bám vào bề mặt của CNT.

Ziyu Zhou, nghiên cứu sinh của LAMP Lab, tác giả nghiên cứu, cho biết: “Trái ngược với các bề mặt siêu thấm nước là các giọt nước sẽ dễ dàng rớt xuống khi nghiêng, Tại các khu rừng CNT sẽ xảy ra hiện tượng parahydrophobic, trong đó giọt nước sẽ vừa bị đẩy ra và vừa bị hút vào bề mặt CNT. Hiện tượng này được các nhà nghiên cứu gọi là “mối quan hệ yêu và ghét”.

Để tạo ra được hành vi này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các khu rừng CNT dày đặc, được đóng gói theo chiều dọc trên bề mặt (bề mặt CNT vốn dĩ rất ưa nước). Các khu rừng có chiều cao khoảng 100 micron và dày đặc đến mức có hơn 100 tỷ (1011) CNT trong diện tích 1cm2. Một lượng nước lớn bị chìm bên dưới các ống nano carbon và bám vào vật liệu ưa nước, phần còn lại bị đẩy ra tạo thành hình một quả cầu bong bóng.

Nghiên cứu này đại diện cho quan sát đầu tiên về tính chất parahydrophobobic của rừng CNT, nơi giọt nước có thể lăn dọc theo bề mặt nhưng không rơi ra khi lộn ngược lại. Các bề mặt khác trong tự nhiên như các cán hoa đào hoặc cánh hoa hồng cũng có tạo ra hiện tượng yêu/gét với giọt nước.

Với những kết quả này, CNT có thể được sử dụng để vận chuyển chất lỏng, thiết kế lớp phủ vải, chọn lọc màng và thậm chí là robot leo tường.

Nghiên cứu trước đây cho thấy rừng CNT không ổn định khi áp dụng với nước, nhưng chúng tôi cho thấy rằng các giọt nước trên thực tế rất ổn định khi ở trên bề mặt CNT dày đặc. Hiện tượng này có thể dùng để lắp ráp các CNT thành các mảng dọc dày đặc và các hình dạng độc đáo khác để dùng cho các ứng dụng cho siêu tụ điện, kết nối và các ứng dụng khác”. Paul Leu, phó giáo sư , tiến sĩ kỹ thuật công nghiệp tại Trường Kỹ thuật Swanson - Đại học Pittsburgh, tác giả bài báo, cho biết.

P.T.T (NASATI), theo https://phys.org/news/2019-11-carbon-nanotubes-lovehate-relationship.html, 12/11/2019