Nhóm nhà khoa học trẻ thuộc Phòng Nghiên cứu vật liệu và Công nghệ linh kiện vừa cho ra đời một sản phẩm hứa hẹn mang về siêu lợi nhuận cho đất nước: vật liệu ống nano carbon.
Tác giả công trình nghiên cứu đều thuộc thế hệ 8X: Nguyễn Văn Chúc (1982), Phan Ngọc Hồng (1983) và Bùi Hùng Thắng (1983). Công trình vừa được trao Giải thưởng Khoa học Kỹ thuật Thanh niên lần thứ 18 và đang được Cục Sở hữu trí tuệ xem xét cấp Bằng độc quyền sáng chế.
Kết quả của 5 năm thử nghiệm
Thạc sĩ Nguyễn Văn Chúc, thành viên nhóm nghiên cứu cho biết, từ năm 2004, nhóm bắt tay vào nghiên cứu vật liệu ống nano carbon (CNTs).
Tuy nhiên, khó khăn nhất là chế tạo được sợi carbon có kích thước ngắn (5-10µm). Ngoài ra, nhóm cũng phải tự thiết kế những thiết bị cần thiết để xây dựng quy trình sản xuất đồng bộ.
Những sản phẩm CNTs thu được trong phòng thí nghiệm. Ảnh: Mạnh Đồng |
Cùng với việc tổng hợp vật liệu, các nhà nghiên cứu cũng tiến hành thử nghiệm các công nghệ làm sạch vật liệu CNTs. Để làm được điều này, nhóm phải nghiên cứu vật liệu mới từ việc thí nghiệm tổng hợp, nghiên cứu các điều kiện công nghệ chế tạo, thử nghiệm rất nhiều lần thông qua các phép đo: ảnh hiển vi điện tử quét (SEM), ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM), phân tích nhiệt vi sai trọng lượng (TGA)…
Sau gần 5 năm miệt mài thử nghiệm, đầu năm 2008, nhóm nghiên cứu thu hoạch được những sản phẩm đầu tiên. Kết quả thử đo trên máy chuyên dụng cho thấy sản phẩm CNTs có đường kính 8-10nm, chiều dài 5 - 10 µm và độ sạch đạt trên 95%. “Khi cầm kết quả thử nghiệm trên tay, chúng tôi cũng không tin vào mắt mình. Chỉ đến khi kiểm tra lại, chúng tôi mới tin đó là sự thật”, thạc sĩ Nguyễn Văn Chúc nhớ lại.
Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy, vật liệu CNTs nhẹ, siêu bền, khả năng chịu nhiệt cao (khoảng 2.800 độ C trong chân không và 600-700 độ C trong không khí), dẫn nhiệt tốt. “Hiện tại, năng suất tạo vật liệu CNTs quy mô phòng thí nghiệm đạt 150g/ngày, độ sạch 95% và có thể nâng “công suất” lên 500g/ngày”, thạc sĩ Chúc nói.
Đi tìm những cái “bắt tay”
Lật giở những tấm ảnh chụp sản phẩm CNTs có kích thước cực nhỏ (5-20 µm), thạc sĩ Nguyễn Văn Chúc cho biết: Phòng Nghiên cứu Vật liệu và Linh kiện điện tử đang tiếp tục nghiên cứu, ứng dụng vật liệu này vào công nghệ mạ niken, crom để tăng độ bền cơ học và khả năng chống ăn mòn của lớp mạ.
Kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cho thấy, độ cứng lớp mạ niken, crom sau khi mạ ống nano carbon tằng từ 1,5 - 2 lần, độ bám dính tăng 1,4 lần và khả năng chống ăn mòn được cải thiện đáng kể. Kết quả này là tiền đề để Phòng Nghiên cứu vật liệu và Linh kiện điện tử tiếp tục nghiên cứu, đưa vào sản xuất đầu dò trong thiết bị kính hiển vi điện tử.
Mặc dù vật liệu nano có tiềm năng ứng dụng lớn, nhưng bài toán hóc búa đặt ra cho các nhà khoa học là làm thế nào để khai thác ứng dụng và thương mại hóa.
Để tự “chào hàng”, các nhà khoa học thuộc Phòng Nghiên cứu Vật liệu và Linh kiện điện tử đang đưa vật liệu này vào ứng dụng, sản xuất gioăng cao su, bạc tự bôi trơn của Công ty Cổ phần chế tạo bơm Hải Dương. Ông Nguyễn Văn Thành, Trưởng phòng thiết kế công nghệ, Công ty Cổ phần Bơm Hải Dương cho biết: sản phẩm chịu nén cao, độ bền gấp 1,5 -2 lần. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu cũng đang được chuyển giao cho ĐH Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên.