Mô tả sản phẩm

Giới thiệu sản phẩm:

Từ thế kỷ 21, do các vấn đề nghiêm trọng về ô nhiễm môi trường và thiếu hụt năng lượng, các vật liệu tổng hợp sinh khối, bao gồm cả vật liệu tổng hợp tự nhiên, đã nhận được sự quan tâm rất lớn từ các nhà khoa học và nhà nghiên cứu. Trong giai đoạn gia cố, các loại thực vật như sợi đay, sợi chuối và bã mía,… đã được áp dụng thành công trong cả ma trận nhiệt dẻo. Là một quốc gia có nguồn tài nguyên mía lớn, Việt Nam là quốc gia nổi tiếng trên thế giới về sản xuất đường mía. Các đặc điểm hấp dẫn tự nhiên như chi phí thấp, yêu cầu năng lượng thấp, sẵn có dồi dào, tái tạo, không gây kích ứng da, cường độ cao hơn tỷ lệ trọng lượng, tỷ lệ khung hình cao (L/D), và mô đun độ bền và độ đàn hồi cao, do đó cho thấy rất tốt tiềm năng thay thế sợi thủy tinh, cácbon hoặc các chất tổng hợp khác. Sợi thực vật có khả năng phân hủy sinh học và tỉ trọng thấp hơn nhiều so với sợi tổng hợp. Chúng có khả năng gia cường cho cả nhựa nhiệt rắn và nhiệt dẻo. Nhựa epoxy (EP), là một trong những loại nhựa được sử dụng phổ biến, đã được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kỹ thuật khác nhau do tính chất cơ học tuyệt vời, kháng hóa chất và điện hóa. Một lượng lớn nghiên cứu đã được thực hiện để điều chỉnh các tính chất cơ học của Epoxy bằng cách thêm các chất tạo hạt vô cơ hoặc chất tổng hợp. Trong khi đó, một số nhà nghiên cứu đã cố gắng thêm các chất tự nhiên vào Epoxy để tạo ra hỗn hợp hiệu quả hơn và thân thiện với môi trường hơn. Với mong muốn bước đầu có thể tạo ra vật liệu nhựa sử dụng nguồn tài nguyên sẵn có là bã mía với độ bền cao và dễ phân hủy để thay thế cho sợi thủy tinh, cácbon thông thường nên em đã chọn nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu tái chế bã mía ứng dụng chế tạo vật liệu xanh thân thiện với môi trường có khả năng tự phân hủy sinh học”

Tính năng cơ bản:

Ứng dụng chính của vật liệu composite gia cường sợi thực vật là thay thế nguồn nguyên liệu gỗ đang ngày càng cạn kiệt, thay thế vật liệu composite gia cường sợi tổng hợp trong các ứng dụng không đòi hỏi tính chất cơ lý cao, nhằm làm hạn chế sự ô nhiểm môi trường. Chúng có thể được sử dụng làm mái nhà, cửa, panô, bàn, ghế, … Một số sản phẩm cửa lùa và panô quảng cáo làm từ loại vật liệu này cũng đã có mặt trên thị trường. Làm vật liệu xây dựng và trang trí nội thất như cửa, mái hiên, thay thế ván ép làm bàn ghế,

Xuất xứ sản phẩm:

cá nhân

Mô tả cơ bản:

1.1.  Tổng quan về vật liệu composite

1.1.1.  Vật liệu composite

Vật liệu composite là vật liệu tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau tạo nên. Vật liệu gia cường và vật liệu nền nhằm tạo nên vật liệu mới có tính chất vượt trội so với từng vật liệu riêng lẻ. Độ bền của composite phụ thuộc vào hàm lượng, sự sắp xếp, loại sợi và pha nền.

1.1.2.  Vật liệu composite gia cường sợi thực vật:

Vật liệu composite gia cường sợi thực vật ở đây là loại vật liệu composite mà pha gia cường có nguồn gốc từ sợi của các loại thực vật như bã mía, đay, gai dầu, lanh,...

Sợi thực vật là nguồn vật liệu phân hủy sinh học có ở khắp nơi trên thế giới. Các nghiên cứu gần đây cho thấy sơi thực vật có thể dùng làm pha gia cường trong vật liệu polymer composite nhằm thay thế pha gia cường sợi tổng hợp không tái sinh được [2].

Trước đây, vật liệu polymer composite thường đi liền với pha nền nhựa nhiệt rắn hay nhiệt dẻo và pha gia cường thường là các loại sợi như cácbon, thủy tinh,... Tuy nhiên trong những năm gần đây, loại vật liệu composite với pha gia cường sợi thực vật đang thu hút sự quan tâm vì đây là giải pháp hiệu quả để giải quyết các vấn đề về giá trị kinh tế, môi trường và sự cạn kiệt mỏ dầu,... Các loại sợi thực vật thường được nghiên cứu như sợi lanh, gai dầu, cọ dầu, đay, chuối, bã mía, cotton, chà là, vỏ trấu và bã mía,... [3]

So với các loại sợi tổng hợp như cácbon, aramide, boron và sợi thủy tinh, ... sợi thực vật nói chung và sợi bã mía nói riêng có nhiều lợi thế hơn như giá rẻ, dễ tái sinh, dễ phân hủy, ít gây ô nhiểm môi trường và tận dụng được nguồn nguyên liệu có sẵn ở địa phương,

Yêu cầu đối với cơ sở hạ tầng cần thiết để triển khai ứng dụng sản phẩm:

Bã mía là phần phế thải trong quá trình chế biến đường từ cây mía (Loh et al., 2013). Cây mía đường, sacchahrum officianum, là loài thân thảo, cao 2 – 4 m, thân có chia đốt, đường kính có thể tới 40 – 60 mm. Mía đường là cây trồng có nhiều ưu điểm và có giá trị kinh tế cao và là một trong các nguyên liệu quan trọng của ngành công nghiệp chế biến đường nên được trồng ở nhiều địa phương trên cả nước.
Bã mía sau khi ép tách đường còn chứa khoảng 50% ẩm và 1 – 2% đường. Trong thời gian qua, các ứng dụng của bã mía chưa được khai thác triệt để, chỉ dừng lại ở việc dùng làm nhiên liệu đốt lò hoặc làm bột giấy, và ván ép dùng trong xây dựng, v.v …(Loh et al., 2013) Hơn nữa, việc tận dụng bã mía làm nhiên liệu thông qua quá trình đốt cháy trực tiếp có thể gây ra các vấn đề môi trường. Nếu composite có thể được sản xuất từ nguyên liệu này sẽ mang lại lợi ích cả về môi trường và kinh tế (Salit, 2014; Verma et al., 2012). Chính vì vậy, việc nghiên cứu ứng dụng bã mía trong sản xuất composite là rất cần thiết.

Sản phẩm được phát triển trong khoảng thời gian: 1 năm

Số người tham gia làm: 1

Sản phẩm có mặt trên thị trường hoặc đưa vào ứng dụng rộng rãi trong khoảng thời gian: 1-3 năm

Phạm vi thị trường và ngành ứng dụng:

doanh nghiệp

Tiêu chí tự đánh giá sản phẩm ý tưởng dự thi

Tính sáng tạo, đổi mới và công nghệ:

Cây bã mía có giá trị kinh tế và ý nghĩa văn hóa cao đối với nước ta. Chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực từ các vật dụng trong nhà đơn giản đến các ứng dụng công nghiệp. Ứng dụng chính của bã mía là làm giấy và bột giấy, nhạc cụ, vũ khí, bè, cầu, củi, thức ăn, đồ đựng thức ăn, đồ thủ công mỹ nghệ và trang trí nội thất, .... Trong những năm gần đây, sợi bã mía được nghiên cứu làm pha gia cường trong vật liệu composite. Sự phát triển nhanh của bã mía khiến chúng trở nên càng phổ biến.

Tính ứng dụng:

Cây bã mía có giá trị kinh tế và ý nghĩa văn hóa cao đối với nước ta. Chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực từ các vật dụng trong nhà đơn giản đến các ứng dụng công nghiệp. Ứng dụng chính của bã mía là làm giấy và bột giấy, nhạc cụ, vũ khí, bè, cầu, củi, thức ăn, đồ đựng thức ăn, đồ thủ công mỹ nghệ và trang trí nội thất.... Trong những năm gần đây, sợi bã mía được nghiên cứu làm pha gia cường trong vật liệu composite. Sự phát triển nhanh của bã mía khiến chúng trở nên càng phổ biến.

Tính hiệu quả:

Theo tài liệu nghiên cứu về chế tạo vật liệu composite nhựa epoxy gia cường bằng sợi bã mía [10], hàm lượng sợi gia cường thỏa mãn độ bền kéo, độ bền va đập và độ bền uốn tốt nhất là 20% so với nhựa nền. Chính vì vậy, trong đề tài này, chúng tôi sử dụng hàm lượng sợi bã mía gia cường là 20% khối lượng nhựa nền. Dựa vào các khảo sát trong nghiên cứu các tỉ lệ đóng rắn nhựa nền Epoxy Epikote 240 với chất đóng rắn DETA [11]. Công trình nghiên cứu đã chọn hàm lượng chất đóng rắn chiếm 12,96% khối lượng nhựa nền để thực hiện nghiên cứu. Sợi bã mía được xử lý bằng 5% dung dịch NaOH đã được sử dụng để điều chế sợi bã mía vật liệu tổng hợp. Sợi bã mía thu được như hình 3.2 (a, b), đường kính và chiều dài sợi phù hợp để chế tạo vật liệu compozit nền polyme. Hình 3.2, cho thấy việc chế tạo vật liệu compozit nền epoxy gia cường bởi lai ghép giữa sợi thực vật và sợi thủy tinh đã thành công, sự kết dính đạt yêu cầu. 3.2. HÌNH THÁI CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU COMPOZIT Khả năng tương thích giữa sợi tự nhiên và ma trận nhựa là một trong những yếu tố quyết định ảnh hưởng đến tính chất cơ học và nhiệt của vật liệu tổng hợp. Do đó, trong nghiên cứu này, chúng tôi đã nghiên cứu hình thái cấu trúc ở các độ phân giải khác nhau của bề mặt gẫy vật liệu. Như được hiển thị trong hình các điểm dữ liệu về các vùng giao diện giữa nhựa và sợi bã mía cho thấy sự tương hợp là rất tốt, sợi bã mía vẫn còn bám chặt trên nền nhựa (hình mũi tên đỏ), đặc biệt khi có thêm phụ gia nano (xem hình 3.4-c). Rõ ràng là sợi bã mía được xử lý 5% khối lượng NaOH thể hiện cường độ tương hợp tốt mặc dù sử dụng nồng độ NaOH là thấp so với các công trình đã công bố, phù hợp với các quan sát SEM.

Tiềm năng phát triển:

Sau thời gian thực hiện đề tài “Nghiên cứu tái chế bã mía ứng dụng chế tạo vật liệu xanh thân thiện với môi trường có khả năng tự phân hủy sinh học” em đã đi đến các kết luận: 1. Đã chế tạo được 4 loại mẫu vật liệu với các tỷ lệ lần lượt là: Epoxy epikote 240 – DETA–Bã mía – 10%; Epoxy epikote 240 – DETA – Bã mía – 20%; Epoxy epikote 240 – DETA – Bã mía – 30% và Epoxy-DETA. 2. Đã khảo sát hình thái cấu trúc của vật liệu nền nhựa polyester khi tỉ lệ bã mía/nhựa polyester là 10%, 20% và có sợi thủy tinh. Kết quả cho thấy mẫu vật liệu ở tỷ lệ bã mía/nhựa polyester là 10% cho thấy mức độ dàn đều và liên kết giữa nhựa và vật liệu gia cường cao nhất. 3. Đã xác định tính chất cơ học gồm độ bền kéo, độ bền uốn, độ bền nén và độ bền va đập của 4 loại mẫu vật liệu chế tạo được, kết quả cho thấy mẫu vật liệu ở tỷ lệ mẫu Epoxy-DETA là 50/100 PKL cho độ bền cơ học cao nhất sau đó đến tỉ lệ mẫu Epoxy epikote 240 – DETA–Bã mía – 10% cao thứ hai và cũng chênh lệch nhiều so với mẫu Epoxy-DETA. Như vậy, tổ hợp vật liệu có thành phần chất Epoxy epikote 240 – DETA–Bã mía – 10% cho các tính chất cơ lý hoá tốt nhất nên được chọn chế tạo vật liệu nanocomposite nền nhựa epoxy.