(Video) Sáng chế “Vật liệu polymer compozit sợi thủy tinh”

Sau nhiều năm nghiên cứu về vật liệu tiên tiến và qua nhiều vòng thẩm định của Cục Sở hữu trí tuệ Việt Nam, sản phẩm “Vật liệu polymer compozit sợi thủy tinh” do GS. TSKH Nguyễn Đình Đức – Trưởng phòng thí nghiệm Vật liệu và Kết cấu tiên tiến của Khoa Cơ học kỹ thuật và Tự động hóa (Trường Đại học Công nghệ, ĐHQGHN) đã được cấp bằng sáng chế vào năm 2016.

Sáng chế của GS.TSKH. Nguyễn Đình Đức đã được Đài truyền hình Kỹ thuật số VTC1 phối hợp với Quỹ Phát triển Khoa học công nghệ quốc gia của Bộ Khoa học và Công nghệ thực hiện, giới thiệu sản phẩm công nghệ cao của Việt Nam, và được phát sóng trên VTC1 ngày 24/12/2017. Dưới đây là toàn bộ nội dung phóng sự của VTC1 về sản phẩm nanocomposite này:

Vật liệu mới áp dụng trong công nghiệp đóng tà

Cuối năm 2012, GS.TSKH Nguyễn Đình Đức đã đăng ký sáng chế ở Cục Sở hữu trí tuệ Việt Nam và đến tháng 3/2013, đã có quyết định công nhận hồ sơ hợp lệ. Trải qua 3 năm nỗ lực cùng sự phối hợp của nhóm nghiên cứu, được sự hỗ trợ mạnh mẽ của Khoa và Phòng quản lý khoa học (Trường Đại học Công nghệ), đầu năm 2016, sản phẩm vật liệu polymer compozite sợi thủy tinh hạt nano titan oxit đã được Cục sở hữu trí tuệ cấp bằng sáng chế. Đây là một thành công bước đầu của nhóm nghiên cứu để phát triển những vật liệu mới tiếp theo trong thời gian tới. Khi nhắc đến dự định trong tương lai, GS.TSKH Nguyễn Đình Đức cho biết, nhóm sẽ phát triển compozite trong một số lĩnh vực khác liên quan đến vật liệu và kết cấu tiên tiến, như vật liệu compozite chức năng FGM và nano FGM, bê tông chịu mặn cường độ cao, vật liệu mới auxetic (với hệ số Poát xông âm) để chống chịu các điều kiện khắc nghiệt, thích ứng với biến đổi khí hậu và chịu các tải trọng đặc biệt.

GS. TSKH. Nguyễn Đình Đức đã chia sẻ: ý tưởng của sáng chế này nảy sinh từ thực tiễn. Những năm vừa qua, tại Việt Nam, công nghiệp đóng tàu vừa và nhỏ bằng compozite phát triển rất mạnh mẽ, nhưng phần đà máy (bể chứa máy) của tàu thủy hay bị thấm nước, nên việc chống thấm rất quan trọng. Từ đó, Viện nghiên cứu chế tạo tàu thủy (Trường Đại học Nha Trang) đã đặt vấn đề với giáo sư về việc xử lý chống thấm cho vật liệu này. Điều may mắn là, nhóm nghiên cứu do GS Nguyễn Đình Đức là trưởng nhóm có thế mạnh về nghiên cứu compozite ba pha (có sợi và hạt) và có cơ sở khoa học cho thấy các sợi có khả năng tăng độ bền, độ cứng và tăng các mô đun đàn hồi của vật liệu; còn các hạt khoáng có tác dụng làm giảm các vết nứt, giúp vật liệu polymer tăng khả năng chịu nhiệt, làm giảm biến dạng không đàn hồi, tăng độ bền khi chịu nén của vật liệu,…Từ những nghiên cứu cơ bản đó, Giáo sư đã đưa ra ý tưởng bổ sung một tỷ lệ hợp lý các hạt nano titan đi-ô-xit với kích thước rất nhỏ để trám lỗ rỗng trong vật liệu polymer, làm tăng cường khả năng liên kết giữa nền polymer với sợi. Từ đó làm tăng độ bền và khả năng chống thấm của vật liệu.

Ngay sau khi GS Nguyễn Đình Đức đưa ra giải pháp như vậy, Viện nghiên cứu chế tạo tàu thủy (Trường Đại học Nha Trang) đã ủng hộ mạnh mẽ và hợp tác, hỗ trợ nghiên cứu, chế tạo mẫu và thử nghiệm. Viện nghiên cứu đã chế tạo mẫu theo công nghệ và tỷ lệ vật liệu polymer, sợi và hạt theo tính toán của Giáo sư. Viện đã trực tiếp làm thực nghiệm để kiểm chứng tính chất cơ lý của vật liệu và đồng thời, Giáo sư cũng đã đem mẫu đó kiểm tra, soi chụp tại Phòng thí nghiệm Micro-nano (của Trường Đại học Công nghệ) để chụp và soi cấu trúc. Các kết quả thực nghiệm và kiểm tra cấu trúc (như ở hình 1 và hình 2) cho thấy kết quả rất khả quan: Quả thực các hạt nano đã trám, lấp được những lỗ trống trong polymer và nhờ vậy không chỉ góp phần làm tăng các mô đun đàn hồi, tăng mô men uốn (là thông số quan trọng trong kỹ thuật tàu thủy) mà quả thực có thể tăng khả năng chống thấm cho compozite. Sau khi có kết quả nghiên cứu và thử nghiệm một cách tin cậy và chắc chắn như vậy, tháng 8-2012, Viện nghiên cứu và chế tạo tàu thủy ĐH Nha Trang đã cùng giáo sư thi công, áp dụng vào thực tiễn, chế tạo đà máy trong quá trình đóng tàu bằng compozite tại Viện thành công, GS.TSKH Nguyễn Đình Đức cho biết.

Khi nói đến tính ưu việt của vật liệu polymer compozite sợi thủy tinh, GS. TSKH Nguyễn Đình Đức khẳng định, vật liệu này có đặc tính cơ học cao, có khả năng trơ trong môi trường kiềm và axit, lại nhẹ hơn sắt thép, vì vậy là vật liệu phi kim loại dùng thay thế sắt thép trong các công trình biển và hải đảo, đường ống dẫn truyền hóa chất, đóng tàu,…Hiện nay, ở Việt Nam, vật liệu compozite polymer sợi thủy tinh được ứng dụng nhiều trong công nghiệp đóng tàu (cỡ nhỏ, cỡ trung) làm tàu của ngư dân, tàu và ca-nô tuần tra biển (cảnh sát biển, kiểm ngư,…).