TCVN 13871:2023 đặc tính và phép đo hạt nano dạng bột

Đời sống con người càng được cải thiện một phần là do khoa học kĩ thuật ngày càng tiến bộ. Trong những năm trở lại đây khoa học đã cho ra đời rất nhiều công nghệ có ích cho xã hội, trong đó phải kể đến công nghệ nano. Vật liệu nano cũng đã được sử dụng trong rất nhiều các lĩnh vực. 

Công nghệ nano (Nanotechnology) là việc sử dụng vật chất ở quy mô nguyên tử, phân tử và siêu phân tử cho các mục đích công nghiệp. Chúng tạo ra loại vật liệu nano – một loại vật liệu có cấu trúc các hạt, bột, các sợi, ống, hay các tấm mỏng có kích thước rất nhỏ khoảng từ 1 đến 100 nanomet. 

Trong đó với tốc độ ngày càng tăng, các hạt nano dạng bột đang được tạo ra ngày càng nhiều và đã trở thành một nền tảng quan trọng cho sự phát triển của các vật liệu mới với các tính chất được tăng cường. Hiệu suất của các sản phẩm cuối cùng phụ thuộc vào kích thước của chúng và khả năng duy trì trạng thái phân tán trong suốt các giai đoạn chế tạo, bên cạnh bản chất hóa học của chính các hạt nano. Tính đến hiện tại nó đã góp một phần không nhỏ đến việc phục vụ con người. Điển hình là khâu sản xuất các mặt hàng thủy tinh, gốm, sứ,… đều có sự góp mặt của công nghệ này. 

Đặc biệt các hạt nano được xem như là các robot nano thâm nhập vào cơ thể. Giúp con người có thể can thiệp ở qui mô phân tử hay tế bào. Hiện nay, con người đã chế tạo ra hạt nano có đặc tính sinh học có thể dùng để hỗ trợ chẩn đoán bệnh, dẫn truyền thuốc và thậm chí là tiêu diệt các tế bào ung thư. Do đó, sự phân bố kích thước của các hạt nano là phươn.g pháp cơ bản thường được sử dụng để đánh giá chất lượng hoặc giám sát quy trình sản xuất đã được thiết lập ở một số dạng mẫu

Có thể nói công nghệ nano đã tạo ra một bước ngoặt lớn trong nhiều lĩnh vực nhưng khi áp dụng công nghệ này nhất là đối với nano dạng bột cần phải hiểu rõ những đặc tính và phép đo của chúng. 

Hiện nay Bộ Khoa học và Công nghệ đã ban hành Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13871:2023 công nghệ nano – hạt nano dạng bột – đặc tính và phép đo nhằm cung cấp các phương pháp để xác định và mô tả đặc điểm của các hạt nano dạng bột.

Công nghệ nano đang được ứng dụng rộng rãi ở nhiều ngành nghề khác nhau. Ảnh minh họa

Tiêu chuẩn này là tiêu chuẩn chung và có thể áp dụng cho các hạt nano, thường được cấu tạo từ kim loại/ion kim loại và ion đối, và vật liệu cacbon. Nội dung của tiêu chuẩn này cũng được áp dụng cho canxi cacbonat và titan dioxit. Tiêu chuẩn này có thể áp dụng cho cả hạt nano có và không có lớp phủ.

Tiêu chuẩn này tạo điều kiện để trao đổi dữ liệu và thống nhất cách hiểu giữa người tiêu dùng, các cơ quan quản lý và các ngành công nghiệp về các đặc tính của hạt nano. Tiêu chuẩn này hỗ trợ người tiêu dùng mua và sử dụng các sản phẩm chứa hạt nano, các cơ quan quản lý trong việc thiết lập khung pháp lý và các ngành công nghiệp trong thiết lập hệ thống kiểm soát rủi ro tự nguyện.

Phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn này đó là hướng dẫn các đặc tính cơ bản cần được đo của mẫu hạt nano dạng bột để xác định cỡ, thành phần hóa học và diện tích bề mặt. Tiêu chuẩn này cũng quy định các phương pháp đo để xác định từng đặc tính đó. Đồng thời tạo điều kiện trao đổi dữ liệu giữa người tiêu dùng, cơ quan quản lý và các ngành công nghiệp với các đặc tính cần thiết.

Tiêu chuẩn này không liên quan đến các ứng dụng công nghiệp cụ thể của các hạt nano dạng bột và phương pháp đo chi tiết cũng như các ứng dụng liên quan đến các vấn đề về sức khỏe, an toàn và môi trường. Tiêu chuẩn này áp dụng cho các hạt nano có đặc tính và phương pháp đo gồm hàm lượng hóa học/tinh thể, diện tích bề mặt, cỡ hạt.

Về thành phần hóa học mẫu có thể bao gồm các hợp chất hóa học nhất định. Hàm lượng của các hợp chất cấu thành là tỷ lệ giữa khối lượng của hợp chất hóa học trong mẫu bột so với khối lượng khô của toàn bộ mẫu. Hàm lượng của hợp chất chính trong mẫu phải được đo và kết quả thường được biểu thị dưới dạng % khối lượng. Từng phương pháp đo thích hợp sẽ được áp dụng để xác định hàm lượng.

Hàm lượng các thành phần pha tinh thể mẫu có thể bao gồm các thành phần pha tinh thể khác nhau của hợp chất hóa học. Hàm lượng các thành phần tinh thể của hợp chất hóa học là tỷ lệ giữa khối lượng của các thành phần và khối lượng của toàn bộ hợp chất hóa học. Hàm lượng các thành phần pha tinh thể phải được đo khi mẫu bao gồm các thành phần pha tinh thể khác nhau và kết quả của hàm lượng thành phần riêng lẻ được biểu thị bằng cùng một đơn vị hoặc kg/kg.

Diện tích bề mặt của mẫu tương quan với cỡ của các hạt tạo thành. Diện tích bề mặt riêng của mẫu phải được đo và kết quả được biểu thị bằng đơn vị m2/g hoặc tương đương.

Đường kính hạt sơ cấp hoặc là giá trị trung bình của đường kính Feret dài nhất và ngắn nhất hoặc đường kính tương đương diện tích của hạt sơ cấp dựa trên kích thước ngoài cùng được xác định trên một ảnh hai chiều được chụp bởi TEM, SEM hoặc STEM. Phải báo cáo đường kính áp dụng.

Cỡ tinh thể đối với chiều rộng của nhiễu xạ tia X (XRD) từ các hạt tinh thể phụ thuộc vào cỡ trung bình của các hạt theo công thức Scherrer. Đường kính trung bình của các hạt phải được đo bằng XRD và kết quả được biểu thị bằng đơn vị m hoặc nm.

Lưu ý khi lấy mẫu và chuẩn bị mẫu đo phải là mẫu đại diện cho tập hợp gốc của các hạt dạng bột. Lấy mẫu và quy trình tách mẫu áp dụng ISO 14488. Phải dự kiến ảnh hưởng bất kỳ của quá trình lấy mẫu đến các đặc tính đo của các hạt nano. Áp dụng các hiệu chỉnh đối với các ảnh hưởng như vậy hoặc tích hợp vào các thành phần thích hợp của độ không đảm bảo.

Yêu cầu về báo cáo thử nghiệm phải bao gồm các thông tin thông tin cần thiết để xác định mẫu được đo (tên sản phẩm, tên hóa chất và tên của nhà sản xuất và các thông tin khác, nếu có); thông tin định tính về sự có mặt của vật liệu phủ trên bề mặt vật liệu lõi; viện dẫn tiêu chuẩn này, tức là TCVN 13871:2023 (ISO 17200:2020); kết quả của các phép đo; tài liệu về quy trình chuẩn bị mẫu và các phương pháp đo được sử dụng đối với từng đặc tính;ngày đo, tên phòng thử nghiệm và các công bố về hệ thống chất lượng của phòng thử nghiệm; độ không đảm bảo của kết quả đo; thông tin bất kỳ khác chứng minh độ tin cậy của kết quả đo; sai lệch bất kỳ so với các phương pháp đo; nếu có sai lệch so với tiêu chuẩn này, tên và thông tin chi tiết về các phương pháp đo được sử dụng và giải thích những sai lệch này.

An Dương