Lớp phủ chống ăn mòn bảo vệ vật liệu

Ảnh minh họa: INT

Các lớp phủ này không chỉ có khả năng chống ăn mòn, chống bám hàu hà sinh vật mà còn có tác dụng phản xạ nhiệt, chống nóng, kháng khuẩn, bảo vệ bề mặt tối ưu trong môi trường biển, ven biển và đô thị.

Lớp phủ tối ưu cho vật liệu

“Nghiên cứu phát triển vật liệu và công nghệ lớp phủ tiên tiến ứng dụng trong dân dụng và quốc phòng” là đề tài của các nhà khoa học Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

GS.TS Trần Đại Lâm, chủ nhiệm nhiệm vụ cho biết, với đường bờ biển dài hơn 3.260 km và hệ thống các đảo, quần đảo phong phú, kinh tế biển đóng vai trò quan trọng trong cơ cấu kinh tế quốc dân, đồng thời là yếu tố chiến lược trong việc bảo đảm an ninh, quốc phòng của Việt Nam.

Tuy nhiên, các đặc trưng tự nhiên như khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ, độ ẩm cao, cùng với tác động của bức xạ Mặt trời, môi trường biển khắc nghiệt đã và đang gây ra nhiều thách thức lớn.

Những yếu tố này không chỉ ảnh hưởng đến độ bền vật liệu mà còn làm gia tăng tốc độ ăn mòn, sự xâm lấn của sinh vật biển lên các công trình và phương tiện, gây tổn thất lớn về kinh tế cũng như an ninh năng lượng và quốc phòng.

Từ thực trạng này, nhóm tập trung phát triển các công nghệ xanh và công nghệ vật liệu mới để chế tạo những lớp phủ đa chức năng. Các lớp phủ này không chỉ có khả năng chống ăn mòn, chống bám hàu hà sinh vật mà còn có tác dụng phản xạ nhiệt, chống nóng, kháng khuẩn, bảo vệ bề mặt tối ưu trong môi trường biển, ven biển và đô thị.

Các nhà khoa học đã thử nghiệm và ứng dụng thành công 3 hệ sơn chống hà trên mô hình tàu 2 đáy dưới nước biển tại Vụng Oản, thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh. Hệ sơn 3 lớp với lớp phủ polysiloxane và vinyl ester đã thể hiện khả năng chống hà vượt trội, kéo dài hơn 18 tháng. Đây là kết quả quan trọng giúp kéo dài tuổi thọ của tàu thuyền hoạt động trong môi trường biển, đồng thời giảm chi phí bảo trì.

Các hệ sơn tường ngoại thất phản xạ nhiệt, hệ sơn chống thấm mái phản xạ nhiệt và hệ sơn dung môi hữu cơ bảo vệ chống ăn mòn, phản xạ nhiệt, bền thời tiết cũng được chế tạo thành công và thử nghiệm thực tế.

Các sản phẩm này đã được ứng dụng trên diện tích 1000 m² bề mặt ngoài tòa nhà, 200 m² diện tích mái và 1435 m² bề mặt bồn chứa xăng dầu. Quá trình thử nghiệm cho thấy, các hệ sơn mới có thể giảm nhiệt độ bề mặt ngoại thất tòa nhà xuống hơn 9°C và giảm nhiệt độ trong bồn chứa xăng dầu từ 9 - 19°C, mang lại hiệu quả trong việc tiết kiệm năng lượng và bảo vệ công trình.

Bảo vệ trong điều kiện khắc nghiệt

GS.TS Trần Đại Lâm cho biết, quá trình sơn thử nghiệm các mẫu cấu kiện sắt thép trong môi trường biển và khí quyển biển tại các địa điểm như Đầm Báy, Vĩnh Nguyên (Nha Trang) và đảo Trường Sa đã mang lại kết quả khả quan. Sau 9 tháng sử dụng, các lớp sơn lót bên trong vẫn còn nguyên vẹn, không bị phồng rộp hay bong tróc, chứng minh được khả năng bảo vệ vượt trội trong điều kiện khí hậu biển khắc nghiệt.

Các nhà khoa học cũng đã thử nghiệm các mẫu mạ kẽm và các lớp phủ mới như mạ kẽm - thụ động Cr (III), mạ kẽm - nanosilica, ZnNi đa lớp và ZnNi-nanosilica. Các mẫu thử nghiệm đã cho kết quả ấn tượng khi không bị gỉ đỏ sau 20 tháng.

Một kết quả khác về việc chế tạo lớp phủ trên vỏ tàu thép

Vietship 02 cũng mang lại những kết quả đáng kể. Sau 15 tháng hoạt động trên biển, lớp phủ nhiệt

Al-Mg/epoxy-nanocomposite vẫn nguyên vẹn, không bị hư hỏng, trong khi phần vỏ tàu không có lớp phủ nhiệt đã xuất hiện gỉ đỏ, chứng minh rõ hiệu quả bảo vệ của lớp phủ mới.

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu đã tổng hợp thành công một số phụ gia nano sử dụng các chất hoạt động bề mặt như TOPO, OLA, OA, với kích thước hạt ≤ 50 nm, hiệu suất ghép nối các nhóm chức hữu cơ trên bề mặt > 90% và hàm lượng hữu cơ từ 5 - 25%.

Những phụ gia này đã chứng tỏ khả năng phân tán tốt và ổn định trong các dung môi hữu cơ, ngay cả sau 12 tháng, đặt nền tảng vững chắc cho việc ứng dụng trong các sản phẩm sơn và lớp phủ bảo vệ. Những phụ gia này đã chứng tỏ khả năng chống ăn mòn vượt trội, làm tăng độ bền của sơn trong các môi trường khắc nghiệt.

Việc nghiên cứu và phát triển các lớp phủ tiên tiến, đa chức năng không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mang tiềm năng ứng dụng lớn trong thực tế. Đây là một hướng đi quan trọng nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội về các sản phẩm sơn phủ bảo vệ vật liệu và các công trình trong lĩnh vực dân dụng và quốc phòng.

Nhóm sẽ tiếp tục nghiên cứu, phát triển sản phẩm ở quy mô thử nghiệm và tiến tới thương mại hóa trong thời gian tới, nhằm mở rộng hơn nữa các ứng dụng và giá trị thực tiễn của các kết quả nghiên cứu.

Nhật Phong