Phát triển màng mỏng TiO₂ pha tạp Ag có tính kháng khuẩn phủ lên gốm sứ gia dụng và vệ sinh

Đề tài có tính mới và tính sáng tạo so với trình độ kỹ thuật hiện nay ở Việt Nam, thể hiện ở các điểm sau: 1. Lần đầu tiên áp dụng phương pháp sol–gel hỗ trợ oxalat kết hợp kỹ thuật phun phủ để chế tạo màng mỏng TiO₂ và Ag–TiO₂ trên các sản phẩm gốm sứ gia dụng và gốm sứ vệ sinh. Phương pháp này cho phép tạo màng phủ có độ bám dính cao, cấu trúc hạt nanomet đồng nhất, bề mặt nhẵn, đáp ứng các yêu cầu về tính thẩm mỹ và độ bền cơ học. 2. Tạo ra màng phủ Ag–TiO₂ có hoạt tính quang xúc tác và kháng khuẩn cao dưới ánh sáng khả kiến. Điều này phù hợp với điều kiện ánh sáng tự nhiên trong sinh hoạt hàng ngày. 3. Màng phủ Ag–TiO₂ ngoài khả năng kháng khuẩn, tự làm sạch còn có tính năng bảo vệ bề mặt, tăng độ cứng, chống trầy xước và đặc biệt giảm thiểu nguy cơ thôi nhiễm kim loại nặng từ nền gốm sứ ra môi trường sử dụng, đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm và sức khỏe người tiêu dùng. 4. Đề tài mở ra hướng ứng dụng công nghệ nano tiên tiến trên nền sản phẩm gốm sứ truyền thống, tạo ra các sản phẩm gốm sứ gia dụng và vệ sinh có giá trị gia tăng cao, nâng cao năng lực nội địa hóa công nghệ tại Việt Nam.

Kết quả nghiên cứu của đề tài có khả năng ứng dụng và triển khai rộng rãi trong thực tiễn, cụ thể: - Quy trình công nghệ đơn giản, chi phí thấp, phù hợp với điều kiện thiết bị và nhân lực của các cơ sở sản xuất gốm sứ trong nước mà không cần đầu tư thêm nhiều thiết bị phức tạp. - Có thể áp dụng cho đa dạng sản phẩm: gốm sứ gia dụng (chén, bát, đĩa, cốc), gốm sứ vệ sinh (bồn cầu, chậu rửa mặt) và mở rộng sang vật liệu xây dựng, nội thất có yêu cầu kháng khuẩn và tự làm sạch. - Đã sản xuất được sản phẩm mẫu và thử nghiệm thực tế, chứng minh hiệu quả kháng khuẩn và tự làm sạch cao, đảm bảo an toàn cho người sử dụng và tăng giá trị thương mại. - Đã sản xuất sản phẩm gốm sứ để thương mại hóa như bộ ấm chén, cốc, đĩa, chén ăn cơm, gốm sứ vệ sinh (bồn cầu, chậu rửa mặt) góp phần phát triển ngành gốm sứ trong nước theo hướng sản phẩm gốm sứ chức năng, thân thiện môi trường, nâng cao sức khỏe cộng đồng.

Kết quả nghiên cứu của đề tài mang lại hiệu quả kinh tế – xã hội cao, thể hiện ở các điểm sau: - Hiệu quả kinh tế: Công nghệ phủ màng TiO₂ và Ag–TiO₂ có chi phí nguyên vật liệu và thiết bị thấp, quy trình đơn giản, dễ áp dụng trên dây chuyền sản xuất gốm sứ hiện có mà không cần đầu tư lớn cho cải tiến nhà xưởng. Việc tạo ra sản phẩm gốm sứ có tính năng tự làm sạch, kháng khuẩn, chống bám dính, độ cứng cao và tính thẩm mỹ vượt trội giúp nâng cao giá bán, mở rộng thị trường tiêu thụ trong và ngoài nước, từ đó tăng lợi nhuận cho doanh nghiệp. - Hiệu quả xã hội: Góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm khi ứng dụng trên chén, bát, đĩa, cốc, và cải thiện điều kiện vệ sinh môi trường khi ứng dụng trên gốm sứ vệ sinh (bồn cầu, chậu rửa mặt). Các sản phẩm này hạn chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh, bảo vệ sức khỏe cộng đồng, phù hợp xu hướng tiêu dùng hiện đại. - So với các giải pháp tương tự trong nước và trên thế giới: Hiện nay, trong nước chưa có sản phẩm gốm sứ gia dụng hoặc gốm sứ vệ sinh được phủ màng TiO₂ hoặc Ag–TiO₂ có tính năng kháng khuẩn và tự làm sạch dưới ánh sáng khả kiến. Trên thế giới, các nghiên cứu về màng TiO₂ và Ag–TiO₂ chủ yếu dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm, hoặc mới áp dụng trên kính, kim loại, chưa được thương mại hóa rộng rãi trên các sản phẩm gốm sứ gia dụng và vệ sinh. Giải pháp của đề tài có ưu điểm vượt trội về tính mới, tính khả thi, dễ áp dụng trên dây chuyền sản xuất gốm sứ hiện có, mang lại hiệu quả kháng khuẩn – quang xúc tác cao, phù hợp điều kiện sử dụng thực tế và nhu cầu của thị trường. - An toàn môi trường và xã hội: Công nghệ sử dụng dung môi nước, hạn chế phát sinh khí thải độc hại và gây ô nhiễm môi trường.