Các nhà khoa học biến rác thải gỗ thành sơn chống sương mù trong suốt

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp nhanh chóng và dễ dàng để chuyển đổi lignin từ sản phẩm sinh học làm từ gỗ thành các hạt nano để tạo thành lớp phủ trong suốt hoặc bề mặt chống phản chiếu có màu với đặc tính chống sương mù. Phát hiện này đã biến chất thải dồi dào này thành vật liệu hữu ích với nhiều ứng dụng từ kính mắt đến cửa sổ ô tô.

Với sự tập trung hiện nay vào nền kinh tế tuần hoàn và biến đổi khí hậu, lignin (một chất hữu cơ giữ các tế bào, sợi và thùng chứa với nhau trong gỗ) được coi là nguồn tài nguyên tái tạo đầy hứa hẹn có thể thay thế vật liệu hóa thạch. Nhưng hiện nay, sản phẩm phụ này của ngành giấy và bột giấy vẫn chưa được tận dụng hết, khoảng 98% được sử dụng để đốt để sưởi ấm hoặc phát điện.

Một trong những trở ngại khi sử dụng lignin là cấu trúc phân tử của nó phức tạp và khó phân hủy. Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học Aalto ở Phần Lan đã phát triển một phương pháp chuyển đổi lignin thành lớp phủ trong suốt dựa trên sinh học với đặc tính chống sương mù và chống phản chiếu.

Các hạt nano Lignin (LNP) có tính ưa nước và thích hợp để tạo kết cấu, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng quang học, đặc biệt là những ứng dụng yêu cầu đặc tính chống sương mù. Tuy nhiên, một vấn đề trong việc đạt được mục đích sử dụng này là khắc phục độ mờ của các hạt, đòi hỏi phải kiểm soát chính xác độ dày màng.

Trong nghiên cứu hiện tại, các nhà nghiên cứu đã xem xét việc giảm kích thước của LNP để khắc phục vấn đề về độ mờ, vì các hạt nhỏ hơn ít bị vẩn đục và tán xạ ánh sáng đồng đều hơn.

Alexander Henn, tác giả đầu tiên của nghiên cứu, cho biết: "Lớp phủ quang học cần phải trong suốt, nhưng cho đến nay, thậm chí có thể nhìn thấy được những màng hạt lignin khá mỏng. Chúng tôi biết rằng các hạt nhỏ trông ít đục hơn. Vì vậy, tôi muốn xem liệu tôi có thể tạo ra màng hạt vô hình bằng cách giảm kích thước hạt xuống mức tối thiểu hay không."

Để giảm kích thước hạt, các nhà nghiên cứu lignin được biến đổi về mặt hóa học thông qua quá trình acetyl hóa, một phản ứng este hóa đưa các nhóm chức acetyl vào các hợp chất hữu cơ. Sử dụng axit axetic để thúc đẩy phản ứng - chỉ mất 10 phút ở nhiệt độ tương đối thấp 140°F (60°C) - quá trình này tạo ra nồng độ cao LNP siêu nhỏ với các đặc tính không ngờ tới.

Henn nói: "Các hạt lignin mà tôi tạo ra từ lignin acetylated có những đặc tính khá đáng ngạc nhiên, điều này khiến các phần khác của nghiên cứu này trở nên rất thú vị. Ví dụ, khả năng tạo ra các màng quang tử. Kích thước nhỏ của các hạt

cho phép các nhà nghiên cứu kiểm soát độ dày và hình thức của các lớp, từ lớp đơn lớp trong suốt đến màng nhiều lớp,