Đó là lớp phủ ethyl silicate tích hợp khả năng chống ăn mòn và chống hà trên nền thép.
ThS. Nguyễn Hoàng cùng nhóm nghiên cứu tại Viện Hải dương học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã phát triển lớp phủ ethyl silicate tích hợp khả năng chống ăn mòn và chống hà trên nền thép.
Mục tiêu của giải pháp là tạo ra một lớp phủ có thể thực hiện đồng thời hai nhiệm vụ: bảo vệ kim loại khỏi tác động của môi trường biển và hạn chế sự bám, phát triển của sinh vật biển trên bề mặt.
Sau quá trình nghiên cứu và thử nghiệm, nhóm lựa chọn công thức lớp phủ có ký hiệu ZC10, gồm bột kẽm (Zn) dạng cầu, hợp kim kẽm-nhôm (ZnAl) dạng vảy và đồng(I) oxit (Cu₂O), với tỷ lệ lần lượt là 40%, 5% và 10%.
Trong công thức này, kẽm đóng vai trò quan trọng trong cơ chế bảo vệ thép khỏi ăn mòn, đồng thời góp phần kiểm soát quá trình giải phóng Cu₂O - thành phần có tác dụng hạn chế sinh vật biển bám.
Điểm đáng chú ý của giải pháp không chỉ nằm ở việc đưa chất chống hà vào lớp phủ mà còn ở khả năng kiểm soát tốc độ giải phóng hoạt chất.
Theo nhóm nghiên cứu, khi kẽm dần hòa tan trong môi trường biển, các vi xốp hình thành trong màng sơn. Những vi xốp này tạo điều kiện để Cu₂O tiếp xúc với nước biển và giải phóng ion đồng. Các ion đồng giúp hạn chế sự bám và phát triển của sinh vật biển trên bề mặt.
Cơ chế giải phóng từ từ giúp tránh tình trạng hoạt chất bị giải phóng quá nhanh ngay sau khi đưa vào môi trường biển, qua đó hướng tới duy trì hiệu quả chống hà trong thời gian dài hơn.
Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy hàm lượng các thành phần trong lớp phủ cần được kiểm soát ở mức phù hợp. Với công thức ZC10, tỷ lệ 40% kẽm và 10% Cu₂O cho hiệu quả tốt hơn so với các mức hàm lượng thấp hoặc cao hơn được thử nghiệm.
Sau 9 tháng, diện tích hà bám giảm 25%
Hiệu quả của công thức ZC10 đã được kiểm tra trong môi trường biển. Kết quả cho thấy sau 9 tháng ngâm biển, diện tích bám bẩn cứng trên bề mặt lớp phủ giảm 25%, cho thấy khả năng hạn chế sự bám và phát triển của sinh vật biển.
Nhóm nghiên cứu cũng thử nghiệm lớp phủ biến tính bằng 5% APTES - chất có khả năng cải thiện độ bám dính, tính chất cơ lý và khả năng chống ăn mòn.
Tuy nhiên, thử nghiệm dài hạn trong môi trường biển cho thấy công thức này có tốc độ giải phóng ion nhanh hơn, khiến chất diệt khuẩn có thể suy giảm sớm và hiệu quả chống hà về lâu dài thấp hơn ZC10.
Từ kết quả này, nhóm xác định hướng sử dụng khác nhau cho từng công thức: ZC10 được ưu tiên cho yêu cầu chống hà, trong khi lớp phủ biến tính APTES có tiềm năng đối với các kết cấu tĩnh, nơi khả năng chống ăn mòn và độ bền cơ học được đặt lên hàng đầu.
Hướng tới ứng dụng thực tế
Bên cạnh việc hoàn thiện công thức, nhóm nghiên cứu đã xây dựng quy trình điều chế lớp phủ tích hợp và hoàn thành Tiêu chuẩn cơ sở cho sản phẩm sơn tích hợp chống hà AFZC.
Quy trình được kiểm chứng qua 3 mẻ điều chế độc lập, các chỉ tiêu kỹ thuật đáp ứng yêu cầu và sản phẩm có tính đồng nhất. Đây được xem là cơ sở để tiếp tục hoàn thiện công nghệ và chuyển từ quy mô nghiên cứu sang thử nghiệm thực tế.
Theo nhóm nghiên cứu, công thức ZC10 vẫn cần được tối ưu nhằm kiểm soát tốt hơn tốc độ giải phóng Cu₂O và kéo dài thời gian chống bám bẩn. Đồng thời, cần tiến hành các thử nghiệm trên tàu và những kết cấu thép thực tế trong môi trường biển để đánh giá đầy đủ độ bền và hiệu quả của lớp phủ.
Nếu tiếp tục được hoàn thiện, giải pháp lớp phủ "2 trong 1" có thể giúp giảm sinh vật biển bám, hạn chế ăn mòn và giảm nhu cầu vệ sinh, sơn sửa, qua đó góp phần kéo dài tuổi thọ và giảm chi phí bảo dưỡng các kết cấu thép hoạt động trong môi trường biển.
Minh Khang
