ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG NGHỆ NANO

NGUYỄN VĂN THUẬN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẢI KHÁNG KHUẨN
NON – WOVEN TẨM NANO BẠC LÀM MIẾNG
LÓT CHO MŨ BẢO HIỂM
LUẬN VĂN THẠC SỸ

Người hướng dẫn khoa học

TS. NGUYỄN THỊ PHƯƠNG PHONG
Thành phố Hồ Chí Minh – 2010

ii
LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, các kết quả nghiên cứu, hình ảnh và số liệu được sử
dụng trong luận văn thạc sỹ này do chính tôi và nhóm nghiên cứu thực hiện và
phân tích, không sao chép từ bất cứ tài liệu nào khác.
Nguyễn Văn Thuận

chân thành cảm ơn Thạc sĩ Ngô Võ Kế Thành cùng các cộng sự đã dành thời
gian để đọc và góp nhiều ý kiến cho khoá luận. Lời cảm ơn cũng xin được gởi
đến quý thầy cô và cán bộ Trường Đại học Công nghệ - ĐHQG HN và Phòng
thí nghiệm Công nghệ nano - ĐHQG TP.HCM.
Đây là đề tài nghiên cứu khá mới mẻ tại Việt Nam nên không thể tránh
khỏi những thiếu sót, vì vậy tôi rất mong sẽ nhận được sự thông cảm và góp ý
chân thành từ phía quý thầy cô và bạn bè.

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 3 năm 2010 Nguyễn Văn Thuận
iv
MỤC LỤC

LUẬN VĂN THẠC SỸ i
LỜI CAM ĐOAN ii
LỜI CẢM ƠN iii
MỤC LỤC iv
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt vi
Danh mục các bảng biểu vii
Danh mục các hình vè và đồ thị viii
Lời mở đầu 01
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 04
1.1 Giới thiệu hạt nano 04
1.1.1 Khái niệm 04
1.1.2 Phân loại hạt nano 04

CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 vi
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
TEM Transmission Electron Microscope
FE – SEM Field Emission Scanning Electron Microscope
ICP – AAS Inductively-Coupled Plasma Atomic Absorption
Spectroscopy
UV –Vis Ultraviolet-visible spectroscopy
EDTA Ethylenediamine tetra acetic
SDS Sodium dodecyl sulfate
PTCC Persian Type Culture Collection
PVA Polyvinyl alcol

khác nhau bạc nitrate 36
Bảng 3.4. Hàm lượng nano Ag trong vải nonwoven ở các nồng độ khác nhau 44
Bảng 3.5. Thể tích dung dịch keo nano Ag bị hao hụt 45
Bảng 3.6. Hiệu suất kháng khuẩn của vải nonwoven với các nồng độ dung
dịch keo nano Ag khác nhau 46 viii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Mối quan hệ giữa kích thước nanomet và các các vật thể thông
thường 4
Hình 1.2. Các loại hạt nano 5

phản ứng khác nhau trong cùng điều kiện về khối lượng AgNO3(0,04g) và
PVP (0,2g) dưới sự hỗ trợ nhiệt bằng vi sóng 160 W 32
Hình 3.3. Ảnh TEM và giản đồ phân bố của các hạt keo nano Ag ở các thời
gian phản ứng khác nhau dưới sự gia nhiệt bằng vi sóng công suất 160 W 34
Hình 3.4. Trình bày phổ truyền qua UV – Vis theo sự thay đổi khối
lượng bạc nitrat (các mẫu 1a, 2a, 3a) có sự cố định về thời gian và công suất
lò 160 W 36
Hình 3.5. Ảnh TEM và giản đồ phân bố các hạt keo nano Ag ở các nồng độ
muối AgNO3 khác nhau, nhưng cùng điều kiện về thời gian và công suất lò vi
sóng 37
Hình 3.6. Phổ UV - Vis của các mẫu keo nano bạc cùng nồng độ và thời gian
nhưng khác công suất lò vi sóng 38
Hình 3.7. Ảnh TEM và giản đồ phân bố kích thước hạt keo nano Ag của các
mẫu 4b và 4c khi thay đổi công suất lò, cố định thời gian và hàm lượng chất
tham gia phản ứng 39
Hình 3.8. Ảnh TEM và giản đồ phân bố kích thước hạt keo nano Ag tổng
hợp bằng phương pháp gia nhiệt thông thường 40
Hình 3.9. Tổng hợp hạt keo nano Ag bằng phương pháp gia nhiệt thông
thường 41
Hình 3.10. Phổ UV - Vis của các mẫu dung dịch keo nano Ag 1a đến 1c sau
thời gian 6 tháng 41
Hình 3.1.1. Qui trình khử và cơ chế bảo vệ hạt keo nano Ag chế tạo ra bởi
PVP 41
Hình 3.12. Hình dạng sợi vải nonwoven sau khi giặt 42
Hình 3.13. Vải nonwoven sau khi ngâm tẩm với dung dịch keo nano Ag 42
Hình 3.14. Ảnh FE - SEM của các sợi vải nonwoven sau khi được ngâm tẩm
với dung dịch keo nano Ag ở các nồng độ khác nhau: (a) 1000ppm, (b) 900
ppm, (c) 800ppm, (d) 600ppm 43
Hình 3.15. Mẩu vải nonwoven được ngâm ở nồng độ 1000 ppm trong thời
gian 2 giờ đồng hồ 44

của muối bạc trong quá trình tổng hợp nhằm ứng dụng diệt khuẩn E.Coli…Tuy
nhiên, ứng dụng nano Ag vào trong ngành dệt may để sản xuất ra các vải diệt
khuẩn chưa thấy xuất hiện tại Việt Nam.
Từ khi có quy định toàn dân đội mũ bảo hiểm, số bệnh nhân bị chấn thương sọ
não giảm hẳn, tuy nhiên một vấn đề bất cập xảy ra là số bệnh nhân đến Bệnh viện
Da liễu TPHCM để khám những bệnh liên quan đến nấm tóc và da đầu gia tăng
đáng kể. Nhiều người do đặc thù công việc phải thường xuyên phải ra ngoài đường
suốt từ sáng đến chiều và khi tháo mũ bảo hiểm ra, gàu và tóc rụng khá nhiều.
Theo các bác sĩ chuyên khoa da liễu, gàu là những tế bào chết trên da đầu, gây
ngứa và rụng tóc, có màu trắng khô hoặc nhờn phủ bề mặt da đầu và có khả năng
lây lan. Gàu gây ra bởi vi khuẩn và nấm, khi đội mũ bảo hiểm nhiều giờ trong điều
kiện nắng nóng, da đầu không được thông thoáng, tóc trở nên ẩm ướt vì đẫm nhiều
mồ hôi, tạo điều kiện cho vi khuẩn và nấm phát triển. Tình trạng này nếu không
được khắc phục sớm sẽ ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe và thẩm mỹ ở cả phụ nữ và
nam giới. Với lý do đó, nhóm nghiên cứu chúng tôi mạnh dạn chọn đề tài này để
HVCH:Nguyễn Văn Thuận
Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ

2
nghiên cứu và sản xuất thử nghiệm nhằm phần nào khắc phục những hạn chế mà
mũ bảo hiểm gây ra.
Trong luận văn này, dung dịch keo nano Ag được đưa lên nền vải nonwoven
nhằm tạo ra các miếng lót diệt khuẩn cho mũ bảo hiểm. Keo nano bạc được tổng
hợp bằng phương pháp polyol với sự hỗ trợ nhiệt vi sóng. Sau đó, chúng tôi sử
dụng các phương pháp phân tích hoá lý như: UV – Vis, TEM vv… để đánh giá
kích thước hạt nano Ag, cũng như xác định độ ổn định của hạt nano Ag theo thời
gian. Từ đó, chọn ra dung dịch nano Ag ổn định nhất để cho thực hiện việc ngâm
tẩm vải nonwoven. Tấm vải nonwoven sau khi được ngâm tẩm sẽ được kiểm tra độ
bám dính nano Ag trên nền vải bằng kính hiển vi điện tử quét FE - SEM, ICP -
AAS đồng thời kiểm tra khả năng diệt khuẩn của nó trên E.Coli và S.Aureus). Nội

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN HVCH:Nguyễn Văn Thuận
Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ

4
Chƣơng 1:
TỔNG QUAN
Phần tổng quan giới thiệu một các tổng quát về khái niệm về hạt nano kim
loại, cũng như phân loại các dạng hạt nano hiện nay. Bên cạnh đó, trình bày một
các khái quát về các phương pháp tổng hợp ra hạt keo nano Ag, các loại polymer
nhằm ổn định độ bền của các hạt keo nano Ag, đồng thời giới thiệu sơ lược về loại
vải nonwoven và những ứng dụng của nano Ag vào trong các lĩnh vực, đặc biệt là
ứng dụng trong ngành vải sợi.
1.1 Giới thiệu hạt nano
1.1.1 Khái niệm
Theo như Viện Tiêu Chuẩn của Anh, định nghĩa về hạt nano và kích thước
nano (nanoscales) [2] như sau:
Hạt nano (nanoparticles) là các hạt với một hay nhiều kích thước ở dạng kích
cỡ nano. Hình 1.1 trình bày mối quan hệ giữa kích thước nanomet với những vật
thể thông thường.


nano là làm chất nền cho quá trình dẫn truyền thuốc. Một vài loại nano polymer
như: chitosan, gelatin, poly(lactic – co – glycolic acid),
c. Nanotube [4,9]
Nanotube được xem như là các tấm tự gắn kết, xuất phát từ các nguyên tử
được sắp xếp trong các ống (tube). Hai đặc điểm nổi bật nhất của cấu trúc nanotube
bao gồm: thể tích bên trong lớn và bề mặt bên ngoài có thể dễ dàng tạo gắn kết.
Hiện nay trong lĩnh vực thuốc và y tế, nhiều nhà khoa học đang nghiên cứu khả
HVCH:Nguyễn Văn Thuận
Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ

6
năng ứng dụng nanotube trong quá trình dẫn truyền thuốc. Tuy nhiên một nghiên
cứu mới nhất cho rằng: nanotube có tính độc tố và có thể là nguyên nhân giết các
tế bào bằng con đường oxy hóa. Chính điều này, các nghiên cứu hiện nay đang mở
rộng ra và tập trung vào vấn đề độc tố trong nanotube.
d. Tinh thể nano (nanocrystals)[4]
Tinh thể nano là sự kết hợp các phân tử lại để hình thành tinh thể có kích
thước nano. Các tinh thể nano được ứng dụng rộng rãi trong ngành vật liệu, kỹ
thuật hóa học như các chấm lượng tử (quantum dot) trong hình ảnh sinh học.
Một thí dụ về khả năng ứng dụng mới nhất của tinh thể nano trong dẫn truyền
thuốc là tổng hợp tinh thể nano từ hợp chất hydrophobic với lớp phủ là một màng
mỏng hydrophilic. Những phản ứng sinh hóa của tinh thể nano loại này phụ thuộc
mạnh mẽ vào lớp màng hydrophilic. Mục đích của lớp màng này giúp ngăn ngừa
khả năng kết tụ của tinh thể và làm tăng khả năng dẫn truyền thuốc. Các kết quả
nghiên cứu cho thấy khả năng dẫn truyền thuốc của tinh thể nano này theo đường
uống và đường tiêm đều có kết quả rất tốt, đồng thời không xảy ra biến chứng.
e. Hạt nano rắn lipid (solid liqid nanoparticles)[10, 11]
Các hạt lipid rắn là những lipid - nền tảng cấu thành từ những chất dẫn
truyền thuốc dạng keo. Chúng được tạo ra ở những năm đầu 1900, nhằm thay thế
các các hạt mỡ (liposomes) và nhũ tương (emulsion) trong ngành dược. Ưu điểm

lý, hóa học sẽ kết hợp với nhau tạo các hạt kim loại có kích thước nanomet. Ưu
điểm của phương pháp này: tiện lợi, kích thước các hạt nano tạo ra tương đối nhỏ
và đồng đều, đồng thời tính linh động của các thiết bị phục vụ cho phương pháp
cũng rất cao. Tuy vậy nhược điểm của phương pháp này khi có yêu cầu về việc
điều chế một lượng lớn vật liệu nano sẽ rất khó khăn và tốn kém [34].
1.2.2 Các phƣơng pháp tổng hợp hạt nano Ag
a. Phƣơng pháp khử hóa học
Phương pháp khử hoá học sử dụng chủ yếu các tác nhân hóa học để khử ion
bạc tạo thành bạc kim loại và sau đó chúng kết tụ lại tạo thành các hạt nano bạc
kim loại. Nguyên lý cơ bản của phương pháp khử hóa học được thể hiện theo biểu
thức 1.1.:
Ag
+
+ X → Ag
0
→ nano Ag (1.1)
Biểu thức 1.1 trình bày một cách tổng quát quá trình hình thành dung dịch
nano Ag bằng phương pháp khử muối bạc. Theo đó, ion Ag
+

dưới tác dụng của
chất khử X sẽ tạo ra nguyên tử Ag
0
, sau đó các nguyên tử này kết hợp với nhau tạo
thành các hạt bạc có kích thước nano [13]. Các tác nhân khử hóa học (X) như
NaBH
4,
sodium citrate, axit ascorbic, tạo ra sự ổn định cho quá trình chế tạo
nano bạc. Hình 1.3 trình bày kết quả hạt keo nano Ag sử dụng chất khử là ascrobic
HVCH:Nguyễn Văn Thuận

Hình 1.4. Tổng quát quá trình hình thành dung dịch nano Ag [7]
b. Phƣơng pháp vật lý
Tương tự phương pháp hoá học, phương pháp vật lý sử dụng các tác nhân vật
lý như điện tử, sóng điện từ như tia UV, tia laser, gamma [17], để khử ion bạc tạo
HVCH:Nguyễn Văn Thuận
Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ

10
thành hạt nano bạc. Biểu thức 1.4 thể hiện qui trình tạo ra hạt nano Ag bằng
phương pháp vật lý.
Ag
+
Physical
Ag
0
(1.2)
Dưới tác dụng của các tác nhân vật lý, có nhiều quá trình biến đổi của dung
môi và các chất phụ gia trong dung môi để sinh ra các gốc hóa học có tác dụng khử
ion bạc thành bạc kim loại để chúng kết tụ tạo các hạt bạc nano.
Một thí dụ sử dụng phương pháp vật lý để chế tạo hạt nano bạc là dùng các tia
laser xung có bước sóng 500 nm, độ rộng xung 8sn, tần số 10 hz công suất 12 -
14mJ [7] chiếu vào dung dịch AgNO
3
như là nguồn kim loại và sodium dodecyl
sulfate (SDS) như chất hoạt hóa bề mặt để thu được hạt nano bạc. Kích thước của
hạt nano Ag tạo ra bằng phương pháp laser phụ thuộc vào chiều dài bước sóng và
cường độ của laser (hình 1.5) [7].

Hình 1.5. Hình TEM và sự phân bố kích thƣớc hạt nano Ag đƣợc chế tạo
bằng xung laser ở 120 fs và 8 ns [7]

có đường kính khoảng 50 nm như trên hình 1.7 [19].
HVCH:Nguyễn Văn Thuận
Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ

12

Hình 1.7. Ảnh TEM các hạt nano Ag đƣợc chế tạo từ vi khuẩn Fusarium
oxysporum PTCC 5115 [19]
d. Phƣơng pháp polyol với sự hỗ trợ của lò vi sóng
Lò vi sóng là một thiết bị gia nhiệt, nó cung cấp một nhiệt lượng ổn định và
gia nhiệt đồng đều. Sử dụng lò vi sóng tiến hành khử ion Ag
+
thành Ag
0
theo qui
trình polyol để tạo thành hạt nano bạc [20]. Trong phương pháp này, muối bạc và
chất khử êm dịu có tác dụng trợ giúp cho quá trình khử Ag
+
về Ag
0
(như: C
2
H
5
OH,
C
2
H
5
(OH)

thường.

Hình 1.8. Phổ UV - Vis của phƣơng pháp gia nhiệt bằng lò vi sóng và phƣơng
pháp gia nhiệt thông thƣờng [20].
1.2.3 Các loại polymer ổn định hạt nano Ag
Để giải quyết vấn đề kết tụ nhanh của các hạt nano Ag theo thời gian, để tạo
ra các hạt nano với kích thước nhỏ và để tăng tính hiệu quả của quá trình chế tạo.
Hiện nay, phương pháp thông thường nhất là sử dụng các chất ổn định bao bên
ngoài hạt nano bạc [12]. Chất ổn định thông thường bao gồm các loại polymer như
(a) polymer tổng hợp: PVA (polyvinyl alcol), PVP (polyvinyl pyrrolidone), PEG
(polyethylene glycol), và (b) polymer tự nhiên như: Chitosan, aginat, …. Hoặc
(c) các chất hoạt động bề mặt có chức năng bao phủ bề mặt hạt nano [22].
Việc lựa chọn chất ổn định phụ thuộc vào các yếu tố: tính bền vững, tính ổn
định theo thời gian (bao gồm: polymer hay các chất hoạt động bề mặt). Đồng thời
hai yếu tố khác sẽ quyết định đến việc lựa chọn chất ổn định cho hạt nano bạc là sự
tương tác ảnh hưởng giữa chất ổn định với dung dịch hoà tan các hạt nano bạc
[22]. Tác giả G. Carotenuto và các cộng sự đã kết luận rằng khối lượng phân tử
PVP càng cao thì khả năng ổn định hạt nano Ag càng dài [23].
HVCH:Nguyễn Văn Thuận
Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ

14
Trong việc lựa chọn dung môi hoà tan các hạt nano bạc để tạo ra dung dịch
bạc nano thì cần xét ảnh hưởng của dung môi với chất ổn định, vì trong sự tương
tác giữa dung môi và chất ổn định, nếu dung môi được lựa chọn cho phép chất ổn
định bám hoàn toàn trên bề mặt hạt nano bạc tốt thì đó là dung môi tốt. Ngược lại
dung môi không cho chất ổn định bám hoàn toàn lên hạt nano bạc thì dung môi đó
là dung môi kém. Khi dung môi là dung môi kém thì các polymer sẽ bị gãy và rời
khỏi bề mặt phân tử nano bạc và khi ấy hạt nano bạc sẽ không bị bao phủ hoàn
toàn do vậy sẽ có hiện tượng là các dây polymer sẽ cuộn lại với nhau tạo các cuộn