GIA CƯỜNG VÀ CHUẨN BỊ CHO KHẢ NĂNG KỴ NƯỚC CỦA PVA AEROGELS NHẰM HẤP THỤ DẦU HIỆU QUẢ LUẬN VĂN KỸ THUẬT HÓA HỌC, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Phương pháp này kháPhương pháp này khá ph phứức tc tạạ p, chi p, chi phí xphí xửử lý cao vì ph lý cao vì phảải si sảản xun xuấất cht chủủng vi sinh vng vi sinh vậật phân ht phân hủủy dy

ĐẠĐẠI HI HỌỌC QUC QUỐỐC GIA TP HC GIA TP HỒỒ CHÍ MINH CHÍ MINH   TRƯỜNG ĐẠ

TRƯỜNG ĐẠI H I HỌ ỌC BÁCH KHOA TP.HCM C BÁCH KHOA TP.HCM

KHOA K  Ỹ Ỹ THU  THUẬ ẬT HÓA H T HÓA HỌ ỌC C

B

BỘ Ộ MÔN HÓA LÝ  MÔN HÓA LÝ -o0o -

CHUYÊN ĐỀ CHUYÊN ĐỀ LU  LUẬN VĂN ẬN VĂN  

GIA CƯỜ  GIA CƯỜ NG VÀ CHU NG VÀ CHUẨ ẨN B N BỊỊ CHO KH  CHO KHẢ Ả  NĂNG NĂNG

K 

K Ỵ Ỵ  NƯỚ  NƯỚ C C C CỦ ỦA PVA AEROGELS NH A PVA AEROGELS NHẰ ẰM H M HẤ ẤP P

TH THỤ Ụ D  DẦ ẦU HI U HIỆ ỆU QU U QUẢ Ả  

GVHD : : TS TS NGUYNGUYỄN TRƯỜNG SƠNỄN TRƯỜNG SƠN  SINH

SINH VIÊN VIÊN :: TRƯƠNG NỮ TRƯƠNG NỮ  TRÀ MY TRÀ MYMSSV : : 15120401512040

TP H

TP HỒ Ồ CHÍ MINH 2018  CHÍ MINH 2018

này không tránh khỏỏi thii thiếếu sót Em r u sót Em r ấất mong nht mong nhận đượ ận đượ c c ssựự  đóng góp ý kiếđóng góp ý kiến n ccủủa cáca cácthầầy cô.y cô.

Em xin chân thành c

Em xin chân thành cảm ơn.ảm ơn.  

Thành phThành phốố H Hồồ Chí Minh, 2018 Chí Minh, 2018

TrươngTrương N Nữữ Trà My Trà My

MỤ ỤC L C LỤ ỤC C

CHƯƠNG 1: GIỚ CHƯƠNG 1: GIỚ I THII THIỆỆUU    111

1.   GiGiớ ớ i thii thiệệuu   1 12

2.   Đối tượ Đối tượ ng và phng và phạm vi đềạm vi đề tài tài    33CHƯƠNG 2: TỔ

CHƯƠNG 2: TỔNG QUANNG QUAN    331

1.   Polyvinyl alcoholPolyvinyl alcohol   3 31.1

1.1.   CCấấu tu tạạoo   4 41.2

1.2.   Tính chTính chấất vt vậật lýt lý    441.3

1.3.   Tính chTính chấất hóa ht hóa họọcc    551.4

1.4.   MMộột st sốố  ứ ứ ng dng dụụng:ng: 552

2.   AEROGEL VÀ PVA AEROGELSAEROGEL VÀ PVA AEROGELS   6 62.1

2.1.   AerogelAerogel    662.2

2.2.   PVA aerogelPVA aerogel   993

3.   SSợ ợ i thi thủủy tinh (GF)y tinh (GF)   1010CHƯƠNG 3: TỔ

CHƯƠNG 3: TỔNG HNG HỢ Ợ P AEROGELSP AEROGELS   11 111

1.   QUÁ TRÌNH TQUÁ TRÌNH TẠẠO PVA/GLASS FIBERS AEROGELSO PVA/GLASS FIBERS AEROGELS    11111.1

1.1.   Quá trình sol-gelQuá trình sol-gel    11111.2

1.2.   Quá trình liên k Quá trình liên k ếếtt   12 121.3

1.3.   Quá trình sQuá trình sấấy ty tạạo aerogelo aerogel   13 131.4

1.4.   Quy trình tQuy trình tổổng hng hợ ợ pp    14142

2.   Các phương pháp khảCác phương pháp khảo sát PVA/GF aerogelo sát PVA/GF aerogel  17  172.1

2.1.   KhKhối lượng riêng và độối lượng riêng và độ x xốốpp    17172.2

2.2.   DiDiệện tích bn tích bềề m mặặt riêng (BET)t riêng (BET)  18  182.3

2.3.   Kính hiKính hiển vi điệển vi điện tn tử ử  quét (SEM) quét (SEM)    18182.4

2.4.   Phân tích nhiPhân tích nhiệệt trt trọọngng   19 192.5

2.5.   ĐộĐộ d dẫẫn nhin nhiệệtt    19192.6

2.6.   ĐộĐộ b bền cơ ền cơ     20202.7

2.7.   ĐộĐộ  dính ướ dính ướ tt   2020

DANH M DANH MỤ ỤC HÌNH C HÌNH

Hình Hình 2: 2: Carbon Carbon aerogels aerogels 8 8Hình 3: Minh h

Hình 3: Minh họọa va vậật lit liệu được gia cườ ệu được gia cườ ng bng bằằng sng sợ ợ i thi thủủy tinh dài và ngy tinh dài và ngắắn n 1111Hình 4: Phảảnn ứứng ging giữữa a PVA PVA và và GA GA 1313Hình 5: Quá trình trong s

Hình 5: Quá trình trong sấy đông khôấy đông khô    1414

DANH M DANH MỤ ỤC B C BẢ ẢNG NG B

Bảảng 1: Tính chng 1: Tính chấất vt vậật lý ct lý củủa a PVA PVA 4 4B

Bảảng 2: Nguyên ling 2: Nguyên liệệu thí nghiu thí nghiệệm tm tổổng hng hợ ợ  p  p 1515B

Bảảng 3: Dng 3: Dụụng cng cụụ c cầần cho thí nghin cho thí nghiệệm m 1616

KÝ HI

KÝ HIỆ ỆU U

GF SSợ ợ i thi thủủy tinh (Glass fibers)y tinh (Glass fibers)

TGATGA   ThermogravimetThermogravimetrical rical analysisanalysis

CHƯƠNG 1: GIỚ  HƯƠNG 1: GIỚ I THI I THIỆ ỆU U

1.   GiGiớ ớ i thii thiệệuu

Trướ c những thách thức về sự thay đổi chóng mặt của thờ i tiết, sự khắc nghiệtcủa thiên tai và vấn đề môi trườ ng, bản năng tìm tòi của con ngườ i lại đượ c thôithúc Và llẽẽ  dĩ nhiên, các nhà nghiên cứu cũng luôn phảdĩ nhiên, các nhà nghiên cứu cũng luôn phải chuyi chuyển mình đểển mình để phù h phù hợ ợ  p v p vớ ớ iith

thếế   gigiớ ớ i i HHọọ  luôn mong mu  luôn mong muốn đem đếốn đem đến n nhnhữững ging giảải pháp mang tính tii pháp mang tính tiếết t kikiệm năngệm nănglượ 

lượ ng nhng nhằằm m hhạạn n chchếế các ph các phếế  ththảải và thân thii và thân thiệện n vvới môi trườ ới môi trườ ng Lng Làn sóng càn sóng của ngànhcông nghiệ p hóa học và vật liệu xây dựng đang  phát triển mạnh mẽ nhằm đem lạinhững lựa chọn mớ i cho thị trườ ng vật liệu trên thế giớ i Chúng ta, luôn không ngừngtìm kiếm ra những vật liệu mớ i, tối ưu hơn, rẻ hơn, bền hơn…và cả nhẹ hơn nữa Mộttrong những thành tựu đáng chú ý nhất trong cuộc cách mạng ấy là việc tìm ra vật liệu

r ắn nhẹ nhất từ trướ c tớ i nay Đặc biệt vớ i sự xuất hiện của Aerogel –  không chỉ là mộttrong những vật liệu nhẹ nhất mà còn nằm trong top những chất cách điện tốt nhất (giữ 

13 k ỷ lục Guiness năm 2011) Đượ c phát triển bở i NASA, Aerogel phục vụ chủ yếucho nhu cầu dân dụng và thương mại

ĐồĐồng thng thờ ờ i, bi, bở ở i si sựự phát tri phát triểển nhanh chóng cn nhanh chóng củủa ngành công nghia ngành công nghiệệ p d p dầầu mu mỏỏ và  và ssựự  ccầần thin thiếết t ccủủa a vvậận n ttảải i bibiểển n TTừừ  đó phát sinh nên vấn đềđó phát sinh nên vấn đề  môi trường như sựmôi trường như sự  ccốố tràn d tràn dầầuuthườ 

thườ ng xuyên xng xuyên xảảy ra trong quá trình khai thác và vy ra trong quá trình khai thác và vậận chuyn chuyểển Tràn dn Tràn dầầu không chu không chỉỉ  ảảnhnhhưở 

hưở ng ng xxấu đến môi trườ ấu đến môi trườ ng bing biển mà còn đe dọa đếển mà còn đe dọa đến n hhệệ sinh thái xung quanh và s sinh thái xung quanh và sứứcckh

khỏe con ngườ ỏe con ngườ i Chính vì vi Chính vì vậậy, viy, việệc tìm kic tìm kiếm phương án hiệếm phương án hiệu quu quảả  đểđể gi giảải quyi quyếết vt vấn đềấn đề  

ô nhi

ô nhiễễm do dm do dầầu là nhiu là nhiệệm vm vụụ c cấấ p thi p thiếết cho toàn ct cho toàn cầầu.u

HiHiệện n ttại, các phương pháp thông thườ ại, các phương pháp thông thườ ng ging giảải quyi quyếết t vvấấnn đềđề này chia thành b này chia thành bốốnnnhóm chính[1]:

 Phương pháp thu gom và đố t: gây nên s gây nên sựự lãng phí tài nguyên d lãng phí tài nguyên dầầu, ô nghiu, ô nghiễễm môim môitrườ 

trườ ng.ng

 Phương  Phương pháp pháp sinh sinh họhọc:  bbổổ sung vi sinh x sung vi sinh xửử  lý nướ lý nướ c c ththảải.i Phương pháp này kháPhương pháp này khá ph

 phứức tc tạạ p, chi  p, chi phí xphí xửử lý cao vì ph lý cao vì phảải si sảản xun xuấất cht chủủng vi sinh vng vi sinh vậật phân ht phân hủủy dy dầầuu ở ở  quy mô quy mô phòng

 phòng thí thí nghinghiệệm và không chm và không chắắc c r r ằng ra ngoài môi trườ ằng ra ngoài môi trườ ng chúng có thng chúng có thểể   ccạạnh tranhnh tranhđượ 

đượ c vc vớ ớ i các chi các chủủng có sng có sẵn trong môi trường đó đểẵn trong môi trường đó để  sinh trưở sinh trưở ng và phát tring và phát triểển.n

 Phương  Phương pháp pháp vậvật lý:   thườ thườ ng thu hng thu hồồi i ddầầu u bbằng phương các phao quay nổằng phương các phao quay nổii(booms) và thi

(booms) và thiếết bt bịị hút d hút dầu (skimmers), nhưng chúng đặầu (skimmers), nhưng chúng đặc bic biệệt không hit không hiệệu quu quảả khi t khi tỷỷ l lệệ  ddầu/nướ ầu/nướ c thc thấấ p. p

 Phương pháp hóa  Phương pháp hóa họhọc: phân tán d phân tán dầầu trên biu trên biểển bn bằằng các chng các chấất ht họọc (chc (chấất phân tán,t phân tán,ch

chấất hot hoạt độạt động bng bềề m mặặt, các cht, các chấất keo tt keo tụ…), thườ ụ…), thườ ng thng thựực hic hiện băng các phương tiện nhưện băng các phương tiện như

tr 

tr ực thăng và trên phạực thăng và trên phạm vi r m vi r ộộng lng lớ ớ n nên chi phí cao và nguy hn nên chi phí cao và nguy hại đến môi trườ ại đến môi trườ ng.ng

 Phương pháp hấ  p thụụ:: dùng v dùng vậật lit liệu có độệu có độ x xốố p cao có th p cao có thểể h hấấ p ph p phụụ ho hoặặc hc hấấ p th p thụụ  ddầu nhưng kỵầu nhưng kỵ  nướ nướ c và dc và dầu đượ ầu đượ c hút vào trong thân cc hút vào trong thân củủa va vậật lit liệệu.u

Chính vì thChính vì thếế, lu, luận văn tậận văn tậ p trung  p trung vào viêc vào viêc ttổổng hng hợ ợ  p  p vvậật lit liệu như vậy đểệu như vậy để kh khắắc phc phụục vc vấấnnđề

đề ô nhi ô nhiễm môi trườ ễm môi trườ ng do tràn dng do tràn dầầu gây nên.u gây nên

1.1.  Tình hình nghiên cứu trong nướ c Vật liệu mớ i Aerogel ở  nướ c ta đang đượ c biết và bắt đầu vào nghiên cứu nhưng 

vớ i một số lượ ng nhỏ Vớ i các nhóm nghiên cứu của các trườ ng đại học, các viện,… đang nghiên cứu và ứng dụng các đặc tính của Aerogel vào đờ i sống Vớ i nhóm nghiên

cứu của tiến sỹ Lê Anh Kiên ở  viện k ỹ thuật Nhiệt Đớ i và bảo vệ môi trườ ng cũng đag nghiên cứu vật liệu Carbon aerogel cho xử lý nướ c biển thành nướ c ngọt,… Và hiệnchưa có nhóm nghiên cứu nào tổng hợ  p vật liệu PVA aerogel

1.2.  Tình hình nghiên cứu ngoài nướ c 

Sự ra đờ i của Aerogel bắt nguồn từ một câu chuyện đượ c k ể lại vào cuối nhữngnăm 1920, khi Samuel Kistler (1900-1975), giáo sư hóa học ngườ i Mỹ đã trở   thànhngười đầu tiên thay thế đượ c tr ạng thái lỏng của gel thành tr ạng thái khí K ỹ thuật điềuchế aerogel của Kistler mặc dù hiệu quả nhưng lại khá nguy hiểm do phải thực hiện ở  

nhiệt độ và áp suất cao và lại còn r ất tốn kém về mặt thờ i gian và tiền bạc Sau 30 nămđược đưa vào sản xuất bởi công ty Monsanto, đến cuối thậ p niên 70, quá trình sản xuất

đã phải dừng lại do thiếu nhà đầu tư. Gần đây, năm 2017 Zhaoyang Xu cùng với đồng

nghiệp đã nghiên cứu việc tổng hợ  p provinyl alcohol-cellulose nanofiber aerogel hấ pthụ dầu đã sử dụng k ỹ thuật sấy đông khô tiết kiệm chi phí hơn và an toàn hơn nhưngvật liệu này về tính chịu cơ học thì hầu như kém. 

 Nói chung tình hình nghiên cứu trên thế giớ i r ất đa dạng và không ngừng pháttriển Bên cạnh đó, polymer aerogel cũng đượ c nghiên cứu r ất nhiều nhưng chưa cónghiên cứu nào nghiên cứu hẳn về vật liệu aerogel tổng hợ  p PVA k ết hợ  p các sợ i giacường giúp chúng có các đặc tính ưu việt hơn như chịu lực, phân hủy sinh học[2] giúp bảo vệ môi trườ ng Từ đó giúp vật liệu mớ i này luôn xứng đáng vị trí là một vật liệucủa tương lai nhân loại. 

2.   ĐốĐốii tượ tượ ng và phng và phạm vi đềạm vi đề tài tài

MMục đích đềục đích đề tài là t tài là tổổng hng hợ ợ  p PVA  p PVA aerogels k aerogels k ỵỵ  nướ nướ cc và gia cườ và gia cườ ng bng bằằng sng sợ ợ i thi thủủyytinh Quá trình tr 

tinh Quá trình tr ảải qua si qua sựự phân tán và s phân tán và sấy đông khô Cấy đông khô Có thó thểể  ứứng ng ddụụng trong ving trong việệc c hhấấ p pth

thụụ  ddầầu và vu và vậật t liliệệuu aerogel đóng vai trò như mộaerogel đóng vai trò như một composite cách nhit composite cách nhiệệt cht chịịu u llựực c ttốốt vàt vàthân thi

thân thiện môi trườ ện môi trườ ng.ng

nghiệệ p ph p phổổ  bibiếếnn được dùng như một nhũ tương trong nướ được dùng như một nhũ tương trong nướ cc và thường đượ và thường đượ c gc gọọi là keoi là keoPVA cho các v

PVA cho các vậật lit liệệu xu xốp như gỗốp như gỗ, gi, giấy, đá,v.v.ấy, đá,v.v.  

Polyvinyl alcoholPolyvinyl alcohol không độkhông độc hc hạại nên khá an toàn khi tii nên khá an toàn khi tiếế p xúc tr  p xúc tr ựực tic tiếế p, b p, bảảo quo quảảnn

1.1.   CCấấu tu tạạoo

Polyvinyl alcohol có công thPolyvinyl alcohol có công thứức phân tc phân tửử: [C: [C22H44O]nn11

Không giKhông giốống ng hhầầu u hhết các polyme khác, PVA không đượ ết các polyme khác, PVA không đượ c c ttổổng ng hhợ ợ  p  p tr tr ựực c titiếế p  p ttừừ  monomer polyvinyl alcohol vì h

monomer polyvinyl alcohol vì hợ ợ  p  p chchấất này không tt này không tồồn n ttạại mà chuyi mà chuyển sang đồển sang đồng phânng phân b

 bền hơnền hơn là acetaldehyde Thlà acetaldehyde Thực ra nó đượ ực ra nó đượ c c ttổổng ng hhợ ợ  p  p ttừừ quá trình th quá trình thủủy phân polyvinyly phân polyvinylacetate [3]

[CH2CH(OAc)]n + C2H5OH → [CH2CH(OH)]n + C2H5Oac1.2.   Tính chTính chấất vt vậật lýt lý

nhiệt độ, độệt độ, độ  trùng h  trùng hợ ợ  p,v.v.[4]  p,v.v.[4] TTan trong đa sốan trong đa số   ddầầu u mmỡ ỡ   và dung môi h  và dung môi hữu cơ như:ữu cơ như:hydrocarbon, eth

hydrocarbon, ethe, ketone đa chứe, ketone đa chức c Ngoài ra Ngoài ra còn ccòn có khó khảả  năng phân tán ổn địnăng phân tán ổn định,nh, độđộ b bềềnnkéo cao và u

kéo cao và uốốn tn tốt cũng như không độốt cũng như không độc hc hạại và tính chi và tính chốống oxi hóa cao[5].ng oxi hóa cao[5]

4 KhKhối lượ ối lượ ng riêng (g/cmng riêng (g/cm33) ) 1,191,19 –  –  1,31 1,31

55 ĐộĐộ b bềền n kéo kéo (MPa) (MPa) 24 24 - - 7979

13 Tính Tính bbắắt t cháy cháy Cháy Cháy vvớ ớ i ti tốc độốc độ c củủa gia giấấyy

14 Ảnh hưở Ảnh hưở ng cng củủa acid ma acid mạạnh nh Hòa Hòa tan tan hohoặặc phân hc phân hủủyy

15 Ảnh hưở Ảnh hưở ng cng củủa a base base ChChảảy my mềềm hom hoặặc hòa tanc hòa tan

16 Ảnh hưở Ảnh hưở ng cng củủa dung môi ha dung môi hữu cơ ữu cơ    KhôngKhông ảnh hưở ảnh hưở ngng

1.3.   Tính chTính chấất hóa ht hóa họọcc

PVA là mPVA là mộột polymer cht polymer chứứ nhi nhiềều nhóm OH, do vu nhóm OH, do vậậy nó có tính chy nó có tính chấất ct củủa ma một rượ ột rượ uu

đa chứ

đa chức Ngoài ra, PVA có khc Ngoài ra, PVA có khảả  năng phảnăng phảnn ứứng ng ttạạo o mmạạch nhánh khi có mch nhánh khi có mặặt t chchấất sinht sinhch

chốống tng tựự  do như peroxide, persulfate,…do như peroxide, persulfate,… khi khi ở ở  d dạạng lng lỏỏng hay r ng hay r ắắn Các nhà sn Các nhà sảản xun xuất đãất đã

ứứng dng dụụng tính chng tính chất này đểất này để s sản xuát xơ PVAản xuát xơ PVA bi biếến tính.n tính

1.4.   MMộột st sốố  ứ ứ ng dng dụụng:ng:

 Xơ sợ i t ổ ng hợ  p: PVA là lo PVA là loại xơ có ái lựại xơ có ái lực vc với nướ ới nướ c lc lớ ớ n nhn nhấất trong st trong sốố các ch các chất xơất xơttổổng hng hợp đựợp đựcc ứứng dng dụng đặụng đặc bic biệệt mà ít có lot mà ít có loại xơ nào có thểại xơ nào có thể thay th thay thếế  đượ đượ c.c

 Keo  Keo dán: dán: ĐộĐộ   bbền kéo cao và đặền kéo cao và đặc tính keo dán cc tính keo dán củủa PVA khia PVA khiếến chúng cón chúng có ứứngngddụụng r ng r ộộng rãi trong sng rãi trong sảản xun xuấất keo dán vt keo dán vớ ớ i các thi các thểể lo loại đa dạại đa dạng tng từừ  keo dán ướ keo dán ướ t cho git cho giấấyyttớ ớ i keo dan hoi keo dan hoạạt hóat hóa ẩẩm.m

Chấ t t k  k ế t dính: là chlà chấất t k k ếết dính hit dính hiệệu u ququảả  cao đốcao đối i vvớ ớ i nhii nhiềều u vvậật t liliệệu khác nhauu khác nhautrong đó có sợ 

trong đó có sợ i vi vảải, i, hhạạt xúc tác, nút chai, st xúc tác, nút chai, sảản n phphẩẩm phm phếế  ththảải,v.v.PVA có thi,v.v.PVA có thểể  thu đượ thu đượ cc

k 

k ếết qut quảả tuy tuyệệt vt vờ ờ i nhi nhờ ờ  s sửử d dụụng 3ng 3 –  –  5% PVA r  5% PVA r ắắn.n

 H ồồ và phủủ  gi giấ  y: cung cấấ p  p loloạại i nhnhựa tan trong nước làm tăng độựa tan trong nước làm tăng độ  bbền, độền, độ trong, trong,ch

chịịu u ddầầu u mmỡ ỡ , không th, không thấấm khí và nhm khí và nhờ ờ   đó nâng cao chất lượ đó nâng cao chất lượ ng in các sng in các sảản n phphẩẩm m gigiấấy.y. Ngoài ra, gi

 Ngoài ra, giấấy chy chịịu du dầầu mu mỡ ỡ  có th có thểể  đượ đượ c tc tạạo bo bằằng các hng các hồồ b bềề m mặặt bt bằằng PVA và ít bng PVA và ít bịị  ảảnhnhhưở 

hưở ng bng bởi độởi độ  ẩm và oxi hóa vì PVA hút âm ít hơn mộẩm và oxi hóa vì PVA hút âm ít hơn một st sốố tác nhân làm trong và không tác nhân làm trong và không bay hơi

nên màng PVA ngăn chặn nn nấấm mm mốốc, v.v.c, v.v

2.1.   Aerogel2.1.1.   GiGiớ ớ i thii thiệệu aerogel:u aerogel:

ThuThuậật t ngngữữ Aerogel l Aerogel lần được tiên đượ ần được tiên đượ c Samuel Stephens Kistlerc Samuel Stephens Kistler  –  –   mmột giáo sưột giáo sưhóa h

hóa học ngườ ọc ngườ i i MMỹỹ  gigiớ ớ i thii thiệu vào năm 1931ệu vào năm 1931 SSảản n phphẩm aerogel đầu tiên đượ ẩm aerogel đầu tiên đượ c nghiênc nghiênccứứu và tu và tạo ra là silica aerogel và sau đó ông đã thành công trong việc đưa ra aerogelạo ra là silica aerogel và sau đó ông đã thành công trong việc đưa ra aerogelalumin,… và các aerogel hữu cơ 

alumin,… và các aerogel hữu cơ   cũng đượ cũng đượ c tc tạo ra như cellulose, gelatin,ạo ra như cellulose, gelatin,v.v.v.v

Aerogel là vậật t liliệệu có 95u có 95 –  –  99% pha khí Chúng xu 99% pha khí Chúng xuấất t hihiện như mộện như một t cucuộộc cáchc cáchm

mạạng ng vvậật t liliệệu u r r ắắn vì khn vì khối lượ ối lượ ng riêng cng riêng cựực c ththấấ p  p (0,001(0,001 –  –  0,1 g/cm 0,1 g/cm33)) và đặvà đặc tính vc tính vậật lýt lýnnổổi i bbật, đặật, đặc c bibiệệt là vt là vậật t liliệệu cách nhiu cách nhiệệt và cách âm Vt và cách âm Vậật t liliệệu mang tên Aerogelu mang tên Aerogel có đặcó đặccđiể

điểm siêu nhm siêu nhẹẹ   và và xxốp, đượ ốp, đượ c c ttổổng ng hhợ ợ  p  p bbằằng cách thay thng cách thay thếế  thành ph  thành phầần n llỏỏng trong gelng trong gel b

 bằằng thành phng thành phầần khín khí nhưng không làm thay đổnhưng không làm thay đổi ci cấấu trúc r u trúc r ắắn cn củủa gel[6].a gel[6]

Aerogel đượ Aerogel đượ c c ssảản n xuxuấất t bbằằng cách tách thành phng cách tách thành phầần n llỏỏng ra khng ra khỏỏi gel thông quai gel thông quaquá trình s

quá trình sấấy siêu ty siêu tớ ớ i hi hạạn.n

Carbon aerogel:

Carbon aerogel cóCarbon aerogel có màu đen và không trong suốmàu đen và không trong suốt, nó bao gt, nó bao gồồm các hm các hạạt nano cót nano cóđườ 

đườ ng kính khong kính khoảảng 1-2 nm, và chúng có ding 1-2 nm, và chúng có diệện tích bn tích bềề  mmặặt khác nhau tt khác nhau từừ 500-800 m 500-800 m22/gtuy nhiên điề

tuy nhiên điều này phu này phụụ thu thuộộc vào mc vào mật độật độ   

Carbon aerogel là chCarbon aerogel là chấất t liliệệu u bbền và có tính đàn hồền và có tính đàn hồi cao Nó có thi cao Nó có thểể  hhấấ p  p thu thu mmộộttlượ 

lượ ng dng dầầu lu lớ ớ n bn bằằng 900 lng 900 lầần tr n tr ọng lượ ọng lượ ng cng củủa nó và ta nó và tốc độốc độ h hấấ p thu nhanh V p thu nhanh Vớ ớ i 1g carboni 1g carbonaerogel có th

aerogel có thểể  hhấấ p  p ththụụ 68,8g ch 68,8g chấất t hhữu cơ mỗi giây Vì đặc tính này mà ngườ ữu cơ mỗi giây Vì đặc tính này mà ngườ i tai ta ứứngngddụng nó đểụng nó để thu gom d thu gom dầầu tràn trên biu tràn trên biển Ngoài đặc tính trên carbon aerogel còn đượ ển Ngoài đặc tính trên carbon aerogel còn đượ c sc sửử  ddụng đểụng để d dựự tr  tr ữữ  năng lượ năng lượ ng ,chng ,chấất xúc tác hot xúc tác hoặc composite và nó đượ ặc composite và nó đượ cc ứứng dng dụụng trong tng trong tụụ  

 Hình 2: Carbon aerogels  Aerogel kim loạại:  

Aerogel oxit kim loạại ti từừ oxit kim lo oxit kim loạại vi vớ ớ i nhii nhiềều màu su màu sắc khác nhau và đặắc khác nhau và đặc tínhc tínhđộc đáo là tùy thuộ

độc đáo là tùy thuộc vào kim loc vào kim loạại ti tạạo ra nó Nho ra nó Nhữững aerogel này r ng aerogel này r ấất quan tr t quan tr ọọng vì chng vì chấấtt

đượ c NASA sc NASA sửử d dụng trong các lướ ụng trong các lướ i thu bi thu bụi vũ trụụi vũ trụ  đểđể thu nh thu nhữững vng vậật cht chấất di chuyt di chuyểển vn vớ ớ iittốc độốc độ cao. cao

Các loạại aerogel khác:  

Trong đó loạTrong đó loại aerogel hi aerogel hữu cơ có nhữữu cơ có những tính chng tính chất đặất đặc bic biệệt, vt, vớ ớ i nhi nhữững chng chấất ht hữu cơữu cơkhác nhau t

khác nhau tạạo ra các loo ra các loạại aerogel khác thì chúng mang nhi aerogel khác thì chúng mang nhữững tính chng tính chấất khác nhau, mt khác nhau, mỗỗiilo

loại có các đặại có các đặc tính phát sinh tc tính phát sinh từừ polymer t polymer tạạo nên khung co nên khung củủa aerogel Nhìn chung chúnga aerogel Nhìn chung chúng

ổn đị

ổn định và khó vnh và khó vỡ ỡ   hơn so vớ hơn so vớ i các aerogel khác[8].i các aerogel khác[8]

2.1.3.   Ứ Ứ ng dng dụụngng

Chính vì nhChính vì những đặc điểm ưu việững đặc điểm ưu việt, chúngt, chúng đượ đượ c nghiên cc nghiên cứứu, phát triu, phát triểển thành cácn thành cácvvậật t liliệệu cho cácu cho các ứứng dng dụng khác nhau như cách nhiệụng khác nhau như cách nhiệt, t, hhấấ p  p ththụụ  ddầầu tràn, chu tràn, chấất mang xúct mang xúctác h

tác hạạt nano,v.v.t nano,v.v

2.1.4.   CCác phương pháp tạác phương pháp tạo nên aerogelo nên aerogel

Aerogel đượ Aerogel đượ c c ssảản n xuxuấất t bbằằng cách lng cách lấấy thành phy thành phầần n llỏỏng ra khng ra khỏỏi gel bi gel bằằng các k ng các k ỹỹ  thu

thuậật siêu tt siêu tớ ớ i hi hạạn hon hoặặc sc sấy đông khô Điềấy đông khô Điều này giúp thành phu này giúp thành phầần ln lỏng đượ ỏng đượ c lc lấấy ra ty ra từừ t từừ  

mà không gây hi

mà không gây hiện tượ ện tượ ng phá vng phá vỡ ỡ , s, sụp đổụp đổ c cấấu trúc vu trúc vậật lit liệệu.u

Quy trình bao gQuy trình bao gồồm:m:

Quá trình t ạạo sol: ti tiềền chn chất ban đầu đượ ất ban đầu đượ c hòa tan trong dung môi thích hc hòa tan trong dung môi thích hợ ợ  p t p tạạoothành dung d

thành dung dịch Dưới tác độịch Dưới tác động cng củủa xúc tác, các phân ta xúc tác, các phân tửử ti tiềền chn chấất tit tiếế p xúc v p xúc vớ ớ i nhau vài nhau vàngưng tụ

ngưng tụ thành các h thành các hạạt sol.t sol

Quá trình gel hóa: các h các hạạt sol trong dung dt sol trong dung dịịch tich tiếế p xúc  p xúc nhau tnhau tạạo và to và tạạo liên k o liên k ếếttthành m

thành mạng lướ ạng lướ i ci cấấu trúc micro các phân tu trúc micro các phân tửử trong d trong dụụng dng dịịch.ch

Quá trình t ạạo thành aerogel:  thành ph  thành phầần n llỏng trong gel đượ ỏng trong gel đượ c thay thc thay thếế   bbằằngngkhông khí mà không làm phá h

không khí mà không làm phá hủủy cy cấấu trúc cu trúc củủa ha hệệ ho hoặặc chc chỉỉ gây ra s gây ra sựự  thay đổthay đổi nhi nhỏỏ

2.2.   PVA aerogel

PVA aerogelPVA aerogel  thuthuộộc loc loạại polymer aerogel Các nhà khoa hi polymer aerogel Các nhà khoa học NASA đã cho thấọc NASA đã cho thấyym

mộột st sốố polymer aerogel b polymer aerogel bềền chn chắc hơn lên tớ ắc hơn lên tớ i 500 li 500 lầần và có khn và có khảả  năng chịnăng chịu nhiu nhiệệt cao gt cao gấấ p p

10 lầần so vn so với silica aerogel thông thườ ới silica aerogel thông thườ ng Không chng Không chỉỉ v vậậy, chúng còn cho thy, chúng còn cho thấấy khy khảả  năngnăngch

chịu nén và độịu nén và độ b bền căng kéo caoền căng kéo cao ggấấ p 100 l p 100 lầần so sn so sớ ớ i silica aerogel.i silica aerogel

 Ngườ  Ngườ i ta có thi ta có thểể   hình dung đượ hình dung đượ c c phphạạm vim vi ứứng ng ddụụng ng r r ộộng ng llớ ớ n mà vn mà vậật t liliệệu u mmớ ớ ii polymer

 polymer aerogel aerogel nói nói chung chung và và PVA PVA aerogel aerogel nói nói riêng riêng này này có có ththểể   tác độtác động Hãy thng Hãy thửử  tưởng tượng các đồ

tưởng tượng các đồ  dùng, qu  dùng, quầần áo, hn áo, hệệ   ththống,… siêu cách nhiệt, cách điệống,… siêu cách nhiệt, cách điện chin chiếếm m ttỷỷ