Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Kính phát tia UV ngăn chặn 98% vi khuẩn biển tạo màng sinh học (24/04/2024)

Các nhà khoa học Mỹ đã sử dụng kính phát tia cực tím (UV) để ngăn chặn sự hình thành của các màng sinh học dưới biển. Công nghệ này có thể được sử dụng trong các ứng dụng như cửa quan sát dưới nước và ống kính camera và thậm chí một ngày nào đó là trên thân tàu.

Khi bất kỳ vật liệu nào bị ngâm trong nước biển lâu ngày, một màng nhầy gồm vi khuẩn, nấm, tảo và các vi sinh vật biển khác sẽ hình thành trên bề mặt của vật liệu đó. Lớp màng sẽ tạo điều kiện cho các sinh vật lớn hơn như hàu bám vào và biến thành nơi cư trú khi chúng lớn lên và sinh sôi.

Các lớp phủ này làm thân tàu bị giảm thủy động lực học rất nhiều, khiến cho tàu tiêu tốn nhiều nhiên liệu hơn khi di chuyển dù đi với một tốc độ nhất định. Màng sinh học cũng gây ảnh hưởng đến các cấu trúc dưới nước, lưới bảo vệ và thậm chí cả các nhà máy khử mặn nước biển.

Hiện tượng tạo màng sinh học được gọi là biofouling. Các phương pháp ngăn ngừa chính bao gồm phủ các bề mặt dưới nước bằng sơn kháng khuẩn, có thể gây hại cho môi trường hoặc sử dụng các vật liệu chống dính đặc biệt cần thay thế thường xuyên.

Một giải pháp khác là chiếu tia cực tím vào bên ngoài các bề mặt để tiêu diệt vi sinh vật. Tuy nhiên, tia UV lại kém hiệu quả khi chúng di chuyển càng xa nguồn phát sáng và nước đục sẽ hấp thụ tia UV. Vì thế, nhóm nghiên cứu tại Đại học Massachusetts đã chế tạo kính phát tia UV (UEG). Thay vì được chiếu sáng bằng một nguồn sáng riêng biệt thì kính phát tia UV chính là nguồn phát sáng.

Kính phát tia UV bao gồm một tấm kính thông dụng được phủ lớp hạt nano silica và một loại polymer trong suốt ở mặt sau. Đèn LED cực tím gắn bên cạnh, chiếu sáng không chỉ lên mặt trước hoặc mặt sau của kính mà vào cả một cạnh của kính. Khi tia UV di chuyển qua kính, chúng bị phân tán và khuếch tán bởi các hạt nano, chỉ phản xạ ánh sáng UV nhưng không hấp thụ. Kết quả là toàn bộ bề mặt phía trước của kính đều phát ra tia cực tím một cách đồng đều với hiệu quả cao hơn 10 lần so với kính không tráng phủ được chiếu sáng theo cách tương tự, trong khi vẫn duy trì khả năng truyền ánh sáng hồng ngoại và ánh sáng khả kiến.

Trong thử nghiệm công nghệ, kính UEG cùng với các kính kiểm soát không tráng phủ đã được ngâm dưới nước ở cảng Canaveral, Florida trong 20 ngày. Kết quả là UEG đã làm giảm 98% sự phát triển của màng sinh học hữu hình. Nhóm nghiên cứu dự kiến sẽ thử nghiệm kính UEG có kích thước lớn hơn và trong thời gian dài hơn.

Leila Alidokht, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Công nghệ mới có thể được sử dụng để khử trùng các bề mặt trong suốt như cửa sổ tàu, quả cầu nổi và phao neo, ống kính camera và cảm biến cho các ứng dụng xử lý nước, trong nông nghiệp và hải dương học”.

N.P.D (NASATI), theo Newatlas, 2/4/2024

Ngày cập nhập: 23/04/2024

https://www.vista.gov.vn/vi/news/cac-linh-vuc-khoa-hoc-va-cong-nghe/kinh-phat-tia-uv-ngan-chan-98-vi-khuan-bien-tao-mang-sinh-hoc-8452.html