Chất lỏng từ (Ferrofluid - FF) có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong các lĩnh vực công nghiệp như chất tản nhiệt, chất lọc nhiễu trong loa, và y sinh chất tăng độ tương phản ảnh cộng hưởng từ, chất dẫn thuốc, chất tăng thân nhiệt cục bộ, phân tách tế bào,…Chất lỏng từ là hệ phân tán keo của các hạt siêu thuận từ có năng lượng tự do bề mặt cao (kích thước khoảng 5 nm – 20 nm) trong môi trường chất lỏng. Bên cạnh các nghiên cứu về chế tạo hạt từ có tính chất phù hợp, hướng nghiên cứu ổn định các hạt từ, ngăn các hạt tập hợp với nhau cũng thu hút nhiều mối quan tâm. Sử dụng chất hoạt động bề mặt bảo vệ hạt từ sẽ tạo ra các hiệu ứng không gian chống lại sự tập hợp hạt do lực tương tác Van der Waals và tương tác điện từ gây ra. Tuy nhiên lớp vỏ này có những ảnh hưởng tiêu cực đến tính chất từ của vật liệu. Giải pháp mới nhằm tạo ra hệ chất lỏng từ phù hợp với yêu cầu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn.
Luận án “Nghiên cứu tổng hợp và ổn định phân tán chất lỏng từ Fe3O4” trình bày kết quả khảo sát toàn diện quá trình điều chế hạt nano oxit sắt từ bằng phương pháp kết tủa hóa học, nâng cao hiểu biết về cơ chế phản ứng để từ đó kiểm soát kích thước (5 – 20 nm) và phân bố kích thước hạt (độ đa phân tán < 20%). Đồng thời xác định được điều kiện thích hợp để tạo ra hệ đơn phân tán của các hạt nano oxit sắt từ, khắc phục được nhược điểm lớn nhất của phương pháp điều chế bằng kết tủa hóa học thông thường. Các hạt nano oxit sắt từ tạo thành có tính chất siêu thuận từ và có độ bão hòa từ rất gần với sắt từ khối, đáp ứng các mục đích ứng dụng khác nhau.
Các hạt polyme từ có cấu trúc lõi oxit sắt từ và vỏ polyme đã được chế tạo bằng phương pháp trùng hợp nhũ tương không sử dụng chất nhũ hóa. Đây là một kỹ thuật được phát triển hoàn toàn mới trong luận án này cho phép tạo ra lớp polyme mỏng, đồng đều, hàm lượng lõi sắt cao và không để lại dư chất làm ảnh hưởng đến độ từ của vật liệu. Quá trình chế tạo hạt từ bọc polyme có thể điều chỉnh dễ dàng bởi các thông số của phản ứng.
Ảnh chụp TEM và hàm phân bố kích thuớc hệ phân tán trong nuớc của 2% oxit sắt từ được xác định bằng phương pháp DLS
Độ bền phân tán của hạt polyme từ trong nước được nâng cao rõ rệt so với các chất lỏng từ thương mại. Trong khi đó, độ bão hòa từ được duy trì ở mức khá cao so với vật liệu từ khối. Tính chất từ tính này đáp ứng hầu hết các ứng dụng, đặc biệt là ứng dụng trong y sinh.
Các kết quả nghiên cứu trên đã được NCS. Nguyễn Quang Hưng, dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Hoàng Thị Kiều Nguyên và PGS. TS. Trần Văn Thắng bảo vệ thành công tại Hội đồng đánh giá luận án Tiến sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội ngày 04/01/2018.
Chúc mừng tân tiến sĩ.
Luận án và tóm tắt luận án có thể download tại đây
