Vật liệu quang xúc tác và ứng dụng bề mặt gạch đá tự làm sạch
Một bề mặt đẹp khi vừa hoàn thiện chưa đủ để tạo nên một công trình bền vững. Điều đáng quan tâm hơn là sau nhiều năm sử dụng, bề mặt ấy giữ được trạng thái ra sao và cần bao nhiêu công sức để bảo trì.
Vật liệu quang xúc tác được nghiên cứu theo hướng đó. Khi nhận ánh sáng phù hợp, bề mặt có thể hỗ trợ phân hủy một số chất hữu cơ và thay đổi khả năng thấm ướt, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình làm sạch.
Tuy nhiên, gạch tự làm sạch không đồng nghĩa với không cần vệ sinh. Khả năng xử lý một chất ô nhiễm trong phòng thí nghiệm cũng chưa đủ để khẳng định cả căn phòng sẽ có không khí sạch hơn.
Vật liệu quang xúc tác là gì ?
Vật liệu quang xúc tác là vật liệu chứa chất xúc tác có thể được kích hoạt bằng ánh sáng, từ đó thúc đẩy phản ứng hóa học tại bề mặt.
Một chất được nghiên cứu và ứng dụng phổ biến là titanium dioxide, viết tắt là TiO2. Chất này có thể được đưa vào cấu tạo vật liệu hoặc tạo thành lớp chức năng trên bề mặt.
Trong kiến trúc, cần phân biệt phần nền gạch hoặc đá với phần có hoạt tính quang xúc tác. Một tấm đá thông thường không tự có khả năng xử lý chất ô nhiễm chỉ vì được đặt ngoài nắng. Tính năng phải đến từ hệ vật liệu được thiết kế và kiểm chứng.
Bề mặt tự làm sạch hoạt động như thế nào
Có hai cơ chế cần hiểu riêng.
Thứ nhất là phản ứng quang xúc tác. Ánh sáng có năng lượng phù hợp kích hoạt chất bán dẫn, tạo ra các điện tích có thể tham gia phản ứng với nước và oxy tại bề mặt. Những phản ứng tiếp theo có khả năng oxy hóa một số chất hữu cơ tiếp xúc với vùng hoạt động.
Thứ hai là tính ưa nước được tăng cường dưới tác dụng của ánh sáng ở một số bề mặt TiO2. Nước có xu hướng trải rộng hơn thay vì chỉ đọng thành giọt. Khi có dòng nước phù hợp, đặc tính này có thể hỗ trợ cuốn trôi chất bẩn. Nghiên cứu thực nghiệm cho thấy hiện tượng còn phụ thuộc cấu trúc lớp màng và điều kiện chiếu sáng.
Vì vậy, tự làm sạch nên được hiểu là hỗ trợ quá trình làm sạch trong điều kiện thích hợp.
Không nên diễn giải rằng mọi vết dầu, bụi đất, cặn khoáng hoặc vết xi măng đều có thể tự biến mất. Mỗi loại chất bẩn có bản chất khác nhau và cần phương pháp xử lý tương ứng.
Khả năng xử lý khí ô nhiễm đến đâu
Một số hệ vật liệu quang xúc tác có thể thúc đẩy chuyển hóa các chất ô nhiễm tiếp xúc với bề mặt.
Đối với các oxit nitơ, nghiên cứu trên vật liệu nền xi măng chứa TiO2 ghi nhận sự hình thành nitrit và nitrat tại bề mặt trong điều kiện thử nghiệm. Hiệu quả thay đổi theo độ ẩm, cường độ ánh sáng, lưu lượng khí và nồng độ chất ô nhiễm.
Điểm quan trọng là chất ô nhiễm phải tiếp cận được vùng phản ứng. Một diện tích ốp lớn chưa tự động tạo ra hiệu quả xử lý không khí lớn nếu điều kiện chiếu sáng hoặc tiếp xúc không phù hợp.
Cũng cần xem xét chất sinh ra sau phản ứng. Nghiên cứu trên các lớp phủ xây dựng thương mại cho thấy mức giảm khí NO không nhất thiết tương ứng với khả năng chuyển hóa hiệu quả thành nitrat. Một phần NO có thể chuyển thành NO2 và thoát ra khỏi bề mặt.
Bởi vậy, cụm từ phân hủy khí độc chỉ có ý nghĩa khi nêu rõ chất nào được xử lý, trong điều kiện nào và sản phẩm sau phản ứng là gì.
Vì sao kết quả phòng thí nghiệm chưa đại diện cho công trình
Trong phòng thí nghiệm, nguồn sáng, độ ẩm, nồng độ khí và thời gian tiếp xúc được kiểm soát.
Ngoài công trình, các yếu tố này thay đổi liên tục. Bóng đổ, hướng nắng, bụi bám, gió và hình dạng không gian đều có thể ảnh hưởng đến kết quả.
Một nghiên cứu quy mô đường phố tại Madrid đã sử dụng nhiều phương pháp theo dõi để đánh giá vật liệu lát quang xúc tác, cho thấy việc xác định hiệu quả trong điều kiện thực tế đòi hỏi cách đo và đối chứng cẩn thận.
Do đó, không nên lấy một tỷ lệ xử lý trong buồng thử rồi áp trực tiếp cho mặt tiền nhà ở hoặc phòng khách.
Gạch quang xúc tác có hoạt động dưới đèn trong nhà không
Không thể trả lời chung cho mọi sản phẩm.
Các hệ TiO2 truyền thống thường cần thành phần tia cực tím phù hợp để kích hoạt hiệu quả. Độ sáng mà mắt người cảm nhận được không đủ để xác định khả năng kích hoạt vật liệu.
Với sản phẩm được giới thiệu là hoạt động dưới ánh sáng nhìn thấy, cần yêu cầu báo cáo thử nghiệm đúng loại nguồn sáng dự kiến sử dụng. Kết quả dưới đèn thử chuyên dụng không nên mặc nhiên được xem là kết quả dưới đèn chiếu sáng sinh hoạt.
Câu hỏi cần đặt ra là bề mặt có hoạt động trong chính điều kiện của công trình hay không.
Ứng dụng vào kiến trúc như thế nào cho hợp lý
Từ các điều kiện hoạt động nêu trên, có thể rút ra một định hướng thiết kế. Nên đánh giá vật liệu theo vị trí sử dụng cụ thể trước khi lựa chọn theo tên công nghệ.
Với mặt đứng ngoài trời, cần xem xét hướng nắng, vùng bị che khuất, khả năng tiếp xúc với nước mưa và phương án vệ sinh bổ sung. Một mặt đứng nằm sâu dưới mái đua có điều kiện vận hành khác với mặt đứng trực tiếp nhận nắng và mưa.
Với khu vực nội thất, cần đánh giá nguồn sáng, thông gió và hồ sơ kiểm chứng của sản phẩm. Bề mặt quang xúc tác chỉ nên được xem là giải pháp bổ trợ cho việc kiểm soát ô nhiễm tại nguồn.
Với sàn đi lại, tính năng quang xúc tác phải được xem xét cùng khả năng chống trượt, chống mài mòn và yêu cầu bảo trì.
Với đá tự nhiên hoặc bề mặt đã xử lý bảo vệ, cần thử mẫu để đánh giá tương thích, màu sắc, độ bóng và độ bám dính. Không nên mặc định một lớp phủ có thể phù hợp với mọi loại nền.
Những thông tin cần kiểm tra trước khi lựa chọn
Trước hết là nhận diện đúng sản phẩm được thử nghiệm. Báo cáo cho nguyên liệu xúc tác chưa đủ để đại diện cho tấm gạch hoặc hệ đá phủ hoàn chỉnh.
Tiếp theo là chức năng đã được đánh giá. Tự làm sạch, xử lý một loại khí và kháng khuẩn là những tính năng khác nhau. Kết quả của tính năng này không tự chứng minh cho tính năng khác.
Sau đó là điều kiện thử. Cần biết nguồn sáng, thời gian chiếu, độ ẩm, loại chất ô nhiễm và phương pháp đo.
ISO 22197 phần 1 là một ví dụ về phương pháp đánh giá khả năng xử lý nitric oxide của vật liệu quang xúc tác dưới ánh sáng cực tím. Đây là phép thử cho chức năng và điều kiện xác định, không phải bằng chứng bao quát cho mọi tuyên bố làm sạch không khí.
Cuối cùng là độ bền của tính năng. Hồ sơ lựa chọn nên làm rõ khả năng duy trì hiệu quả sau vệ sinh, mài mòn và phơi ngoài trời, cùng hướng dẫn chăm sóc của nhà sản xuất.
Giá trị kinh tế nằm ở quá trình sử dụng
Không nên đánh giá vật liệu quang xúc tác chỉ bằng phần chi phí tăng thêm khi mua.
Một cách tiếp cận phù hợp hơn là tính cả chi phí thi công, tiếp cận bề mặt, vệ sinh định kỳ, duy trì lớp chức năng và thay thế trong suốt thời gian sử dụng.
Với vị trí khó vệ sinh, khả năng giảm nhu cầu làm sạch có thể đáng để xem xét. Với vị trí dễ tiếp cận và ít bám bẩn, lợi ích bổ sung cần được cân nhắc kỹ hơn.
Đây là bài toán của từng công trình. Chưa có dữ liệu phù hợp thì chưa nên cam kết mức tiết kiệm.
Câu hỏi thường gặp về vật liệu quang xúc tác
Gạch tự làm sạch có cần vệ sinh không ?
Có. Vật liệu có thể hỗ trợ quá trình làm sạch nhưng vẫn cần được kiểm tra và vệ sinh theo hướng dẫn của nhà sản xuất.
Có thể dùng bề mặt quang xúc tác thay cho thông gió không ?
Không nên. Kiểm soát nguồn phát thải và tổ chức thông gió vẫn cần được giải quyết trong thiết kế. Bề mặt chức năng không bảo đảm xử lý toàn bộ chất ô nhiễm trong phòng.
Có thể xác định hiệu quả chỉ bằng cách nhìn bề mặt không ?
Không. Bề mặt nhìn sạch hơn chưa đủ để chứng minh khả năng xử lý khí. Từng tính năng cần phương pháp đánh giá phù hợp.
Có nên sử dụng cho toàn bộ công trình không ?
Không nhất thiết. Nên ưu tiên những vị trí có nhu cầu rõ ràng, điều kiện hoạt động phù hợp và lợi ích đủ để giải thích phần đầu tư bổ sung.
Quan điểm Kiến Trúc KINH BAN . Kiến Trúc KINH BAN nhìn nhận vật liệu quang xúc tác là một hướng phát triển đáng quan tâm khi được đặt đúng vị trí và có bằng chứng phù hợp. Trong kiến trúc tối giản, giá trị của bề mặt nằm ở cả vẻ đẹp, độ bền và công sức chăm sóc về sau. Lựa chọn có trách nhiệm bắt đầu từ điều kiện sử dụng thực tế, thay vì kỳ vọng vào một tên gọi công nghệ.
KIẾN TRÚC KINH BAN
Kiến tạo từ trật tự-Bền vững từ trí tuệ
Điện thoại: 0978.727.986 và 0938.863.401
Website: kientruckinhban.vn
Email: kinhban.com@gmail.com
Địa chỉ: 496 Lý Thái Tổ, phường Vườn Lài, TP.HCM