Vấn đề băng tuyết gây nhiều trở ngại, thậm chí nguy hiểm cho giao thông, sản xuất và vận hành thiết bị không chỉ ở trên thế giới mà còn cả ở Việt Nam. Chính vì vậy, vấn đề phòng chống băng tuyết (anti-icing) ngày càng được các nhà khoa học quan tâm trong thời gian gần đây. Các phòng thí nghiệm của GS Joanna Aizenberg (Hoa Kỳ), GS Masoud Farzaneh (Canada) hay GS Hyuneui Lim (Hàn Quốc) là những nhóm nghiên cứu tiên phong về các giải pháp chống băng tuyết. Về phương diện tiếp cận, chống băng tuyết được chia ra thành 2 hướng giải quyết: trực tiếp và gián tiếp. Hướng trực tiếp là xử lý băng sau khi đã hình thành trên các bề mặt bằng một hoặc kết hợp nhiều cách thức như: nhiệt, chất lỏng hòa tan, rung động cơ học để phá hoặc làm tan băng. Tiếp cận gián tiếp là quá trình ngăn cản sự hình thành băng tuyết trên vật dụng bằng các phương pháp lý - hóa để can thiệp trực tiếp vào bề mặt. Đây là phương pháp tiếp cận chủ yếu hiện nay vì tính chủ động của nó. Bằng cách can thiệp ngay từ ban đầu vào các bề mặt chức năng, băng tuyết sẽ không thể hình thành và vì thế duy trì chức năng của bề mặt trong môi trường lạnh giá. Trong các phương cách tiếp cận gián tiếp, bề mặt không dính ướt (super/ultrahydrophobic) được xem là hiệu quả vì các tính chất đặc biệt như góc tiếp xúc cao (trên 155o) và tính linh động của chất lỏng trên bề mặt.
Nhóm nghiên cứu thuộc Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên do TS Nguyễn Thanh Bình làm trưởng nhóm đã chế tạo thành công bề mặt không dính ướt trên các đế kim loại đánh giá khả năng chống băng tuyết của các mẫu được chức năng hóa và so sánh với các mẫu nguyên bản. Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả vượt trội trong việc kiểm soát sự hình thành băng tuyết và tiềm năng cho các ứng dụng ngoài trời, cho thấy hiệu năng tốt trong môi trường làm việc lạnh giá, đáp ứng nhu cầu sản xuất theo ướng công nghiệp.
Để tạo lập bề mặt không dính ướt, nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp ăn mòn ướt kết hợp với sơn phủ hợp chất hóa học kị nước FOTS (Fluoroorthotriclorosilane). Quá trình ăn mòn ướt được bắt đầu bằng cách nhúng các tấm kim loại vào hỗn hợp dung dịch của axit hydrochloric hoặc axit phosphoric để tạo nên các vi cấu trúc trên bề mặt. Mẫu sau đó được bao phủ bằng phương pháp bay hơi lắng đọng hợp chất không dính ướt FOTS, hoạt động tương tự như lớp sáp trên bề mặt lá sen. Bản chất của hình thái không dính ướt là sự kết hợp hài hòa giữa vi cấu trúc và các hợp chất hóa học kị nước có trên bề mặt. Đây là một kỹ thuật khó và đòi hỏi sự tính toán, kết hợp hoàn hảo giữa 2 thành tố nêu trên. Phương pháp này đã được một vài nhóm nghiên cứu trên thế giới trình bày trên các tạp chí, tuy nhiên các kỹ thuật chế tạo được trình bày rất phức tạp và không kinh tế. Ngoài ra, các kết quả nghiên cứu trên các kim loại phổ biến như sắt và đồng là những nghiên cứu đầu tiên được trình bày trong lĩnh vực chống băng tuyết.
Nghiên cứu này có tiềm năng ứng dụng cao, cho thấy sự vượt trội đối với quy trình nhanh chóng và kinh tế. Khả năng ứng dụng cho bề mặt chức năng hoạt động ngoài trời như kính chắn gió hoặc thiết bị thông minh được chứng minh là có tiềm năng lớn.Trong các nghiên cứu kế tiếp, nhóm nghiên cứu sẽ tối ưu hóa khả năng kháng băng tuyết cũng như đề xuất quy trình triển khai tạo lập các bề mặt chống băng tuyết ở quy mô lớn hơn, tiện dụng hơn, định hướng ứng dụng rộng rãi cho các sản phẩm thương mại và công nghiệp.
Nguồn: Tạp chí Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Số 07 năm 2022