Trang chủ Sống bằng sáng tạo Khoa học công nghệ Top Ý Tưởng Sáng Tạo Việt Nam 2023 – Các nhà khoa...

Top Ý Tưởng Sáng Tạo Việt Nam 2023 – Các nhà khoa học Việt chế tạo thành công graphen đa lớp giá rẻ

Graphen đa lớp được chế tạo từ vật liệu graphit cho giá thành hạ, mang lại những ứng dụng lớn và tiềm năng trong thực tiễn.
Vật liệu graphen đa lớp có giá rẻ, chủ động được công nghệ do các nhà khoa học Việt Nam chế tạo.
Vật liệu graphen đa lớp có giá rẻ, chủ động được công nghệ do các nhà khoa học Việt Nam chế tạo.

Vật liệu không thể thiếu trong công nghiệp

Graphen là vật liệu mạnh nhất được biết đến bởi nó cứng hơn kim cương nhưng đàn hồi hơn cao su; cứng hơn thép nhưng nhẹ hơn nhôm. Nhờ cấu trúc độc đáo, nó sở hữu những đặc điểm đáng kinh ngạc: Tính linh động điện tử cao, nhanh hơn silicon 100 lần; dẫn nhiệt tốt hơn kim cương gấp 2 lần; độ dẫn điện cũng tốt hơn 13 lần so với đồng.

Vật liệu nano dựa trên graphen có nhiều ứng dụng đầy hứa hẹn trong các lĩnh vực liên quan đến năng lượng. Graphen cải thiện cả dung lượng năng lượng và tốc độ sạc trong pin sạc lại được; graphen hoạt hóa tạo ra siêu tụ điện ưu việt để lưu trữ năng lượng.

Màng graphen được sử dụng cho nhiều mục đích đa dạng, từ lọc nước, trong y sinh, y học, bóng bán dẫn và bộ nhớ, thiết bị điện tử linh hoạt… đều cần đến vật liệu này.

Hiện nay, graphen đơn lớp còn khá đắt đỏ và được hướng đến những ứng dụng trong các lĩnh vực vật liệu tiên tiến và phức tạp. Graphen đa lớp được chế tạo từ vật liệu graphit cho giá thành hạ, mang lại những ứng dụng lớn và tiềm năng trong thực tiễn.

Tại Việt Nam chưa có cơ sở nào đưa ra được quy trình và hệ thiết bị chế tạo graphen trương nở đa lớp từ hợp chất graphit ở quy mô pilot nên việc đưa loại vật liệu này vào ứng dụng còn rất hạn chế.

Về mặt nguyên lý graphen đa lớp được chế tạo từ hợp chất graphit bằng phương pháp nung sốc nhiệt nhưng trên thực tế người ta thường sử dụng lò vi sóng là nguồn cấp nhiệt trong chế tạo graphen đa lớp cho mục đích thí nghiệm với lượng mẫu nhỏ đến vài chục gam.

TS Âu Duy Tuấn, Viện Vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam cho biết, việc chào bán thương mại một hệ thiết bị chế tạo vật liệu graphen đa lớp với lượng lớn vẫn còn rất hiếm và cho giá thành cao.

Với mong muốn chế tạo thành công graphen đa lớp có tiềm năng ứng dụng và cho giá thành phù hợp nhóm tác giả đã nghiên cứu, đưa ra được phương pháp và hệ thiết bị chế tạo lá nano graphen đa lớp từ hợp chất graphit bằng cách gia nhiệt nhanh gây sốc nhiệt sử dụng lò cao tần. Thành quả của việc nghiên cứu này đã được Cục Sở hữu trí tuệ cấp bằng độc quyền sáng chế.

Tạo vật liệu tiên tiến với giá thành thấp

Để có nguyên liệu đầu vào, nhóm nghiên cứu đã cung cấp vật liệu hạt GIC (Graphite Intercalation Compound) vào buồng phản ứng được thực hiện thông qua cơ cấu nạp nguyên liệu, nó có khả năng điều chỉnh tốc độ nạp nguyên liệu vào. Tốc độ nạp nguyên liệu này sẽ được đồng bộ với buồng phản ứng để quá trình sốc nhiệt diễn ra tốt nhất, nguyên liệu không bị tắc nghẽn cục bộ, không bị quá ít nguyên liệu vào.

Thùng chứa nguyên liệu đầu vào, được thiết kế có nắp đậy để ngăn bụi và độ ẩm tác động lên hạt GIC trong quá trình chế tạo và được kết nối với phần buồng chứa thứ cấp, nó được chế tạo có thể kết nối với thùng chứa nguyên liệu đầu vào thông qua phễu dẫn, khi nguyên liệu trong buồng chứa thứ cấp giảm dần sẽ được bổ sung bằng nguyên liệu ở thùng nguyên liệu phía trên thông qua phễu dẫn nguyên liệu.

Ngoài ra, buồng chứa có các khe đỡ hai bên cạnh thuận tiện cho việc tháo lắp các cửa chặn nguyên liệu có kích thước lỗ khác nhau để điều tiết nạp các loại nguyên liệu có kích thước hạt khác nhau nhằm thay đổi tốc độ nạp nguyên liệu vào buồng phản ứng.

Cửa chặn điều tiết nạp nguyên liệu được chế tạo để lắp khít vào buồng chứa nguyên liệu thông qua các khe đỡ và không cho nguyên liệu đi ra ở bất kì chỗ nào khác ngoài lỗ điều tiết nạp nguyên liệu được định sẵn.

Với các yêu cầu kĩ thuật khác nhau ứng với các nguyên liệu đầu vào là các loại hạt GIC có kích thước khác nhau hoặc yêu cầu về tốc độ nạp nguyên liệu khác nhau mà cửa chặn có lỗ điều tiết nạp nguyên liệu kích thước khác nhau.

Nhóm đã sử dụng hệ lò cao tần để chế tạo vật liệu graphen từ hạt GIC sử dụng lò cảm ứng điện từ có dạng hình ống có tần số dao động khoảng 100 kHz, ở tần số này sẽ không gây tác động xấu đến tế bào sinh học và không đòi hỏi cần phải có vỏ bọc che chắn sóng điện từ.

Bằng việc sử dụng nguồn điện áp một chiều (DC) để cung cấp nguồn cho một mạch điện tử công suất có dao động ở tần số khoảng 100 kHz với trở tải là một cuộn dây sẽ sinh ra một dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây dẫn cảm ứng.

Sự biến thiên dòng điện qua cuộn dây này tạo ra một từ trường rất mạnh và thay đổi nhanh trong không gian bên trong cuộn dây làm việc. Vì vậy, ống kim loại bên trong sẽ nóng lên rất nhanh khi đặt trong từ trường biến đổi của cuộn dây.

Sự sắp xếp của cuộn dây làm việc và ống kim loại có thể được coi như một biến áp xoay chiều. Các cuộn dây làm việc giống như chính nơi mà năng lượng điện được đưa vào và ống kim loại là phần thứ cấp của biến áp đã bị ngắn mạch. Cơ chế này phát sinh dòng cảm ứng qua các ống. Chúng được gọi là dòng điện xoáy (dòng cảm ứng).

Tại Việt Nam nhóm chuyên gia do TS Âu Duy Tuấn đứng đầu là người đi tiên phong chế tạo vật liệu graphen đa lớp. Graphen đa lớp được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như: Vật liệu làm sạch môi trường (hấp phụ, thu hồi dầu và các chất thải công nghiệp trong môi trường nước), vật liệu tổ hợp nano polymer dẫn điện, tản điện tích tĩnh điện, vật liệu gia cường biến tính cao su….

Theo Giáo Dục Thời Đại

CÁC TIN KHÁC

Quản lý chất lượng mật ong bằng công nghệ của công nghiệp 4.0

Các nhà khoa học trong nước đã ứng dụng công nghệ vào quản lý sản xuất mật ong phục vụ xuất khẩu và tiêu dùng...

Top Ý Tưởng Sáng Tạo Việt Nam 2023 – Chế bột chanh làm gia vị thay thế chanh tươi

Nghiên cứu sản xuất bột chanh gia vị nhằm tạo ra dòng sản phẩm mới có tính ứng dụng cao, dễ bảo quản, sử dụng tiện lợi khi chế biến các món ăn.

Top Ý Tưởng Sáng Tạo Việt Nam 2023 – Sinh viên chế tạo robot leo tường

Nhóm sinh viên Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM chế tạo robot leo tường, trần nhà với khả năng mang tải tối đa 1,7 kg, ứng dụng trong đi dây cáp viễn thông.

Top Ý Tưởng Sáng Tạo Việt Nam 2023 – Sản xuất axit lactic từ hạt mít

Ít ai biết rằng hạt mít chứa nhiều axit lactic, có nhiều ứng dụng trong công nghiệp chế biến thực phẩm, nông nghiệp, y tế

Top Ý Tưởng Sáng Tạo Việt Nam 2023 – Sinh viên Đà Nẵng thiết kế mô hình kiểm soát rò rỉ chất lỏng giúp...

Xuất phát từ nhu cầu thực tế về việc kiểm soát rò rỉ đường ống dẫn chất lỏng giúp bảo vệ môi trường ở Việt Nam, nhóm nghiên cứu gồm các sinh viên Ngô Đăng Hùng, Trần Lê Đức An, Trần Thế Phong, Dương Thị Thanh Hà, Phạm Thanh Vỹ (Trường Đại học Sư Phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng), với sự hướng dẫn của Tiến sĩ Phạm Thanh Phong đã xây dựng và phát triển thiết bị 'Chẩn đoán và giám sát vị trí điểm rò rỉ trong hệ thống đường ống dẫn chất lỏng'.

Top Ý Tưởng Sáng Tạo Việt Nam 2023 – Thiết bị điều trị vết thương hở bằng ánh sáng

TS Tống Quang Công và cộng sự vừa được cấp bằng sáng chế cho thiết bị quang trị liệu, hay còn gọi là liệu pháp ánh sáng chữa vết thương hở.

Bài viết nổi bật

Đại học Sư phạm TP.HCM ‘bắt tay’ doanh nghiệp công nghệ Việt thúc đẩy chuyển đổi số

Theo hợp tác mới ký kết với Viettel Solutions, Đại học Sư phạm TP.HCM sẽ cùng doanh nghiệp này xây dựng các giải pháp công nghệ trong giáo dục tập trung vào 4 nội dung chính.

Nhóm sinh viên trường ĐH Ngoại thương giành giải ‘Olympic Kinh tế lượng và ứng dụng’

Ngày 12/6, tại Học viện Tài chính diễn ra Chung khảo Hội thi khoa học sinh viên toàn quốc 'Olympic Kinh tế lượng và ứng dụng' lần thứ VII, năm 2022. Ban Giám khảo đã chọn ra nhóm sinh viên ĐH Ngoại thương TP. Hồ Chí Minh giành giải Đặc biệt.

Bài viết mới nhất

Hành trình chinh phục Kỷ lục: WiT – ‘Nâng tầm thể chất’ với cung đường chạy 21km cùng lúc tại 28 tỉnh, thành có biển của Việt Nam

(Kỷ lục – VietKings) Chương trình "NÂNG TẦM THỂ CHẤT" do Công ty CP Tổ chức đào tạo WiT tổ chức chính thức được Tổ chức Kỷ lục Việt Nam (VietKings) cùng Liên minh Kỷ lục Thế giới (WorldKings) ghi nhận thông số để tiến tới xác lập Kỷ lục Việt Nam và Thế giới, sau khi ghi nhận kết quả qua online và offline vào ngày 26/11/2023, với số lượng học viên, huấn luyện viên tham gia chạy 21km trên cát kết hợp các cung đường ven biển cùng lúc nhiều nhất.

Các nhà khoa học Trung Quốc tạo ra bộ sạc không dây dưới da

Mới đây, các nhà khoa học Trung Quốc tạo ra bộ sạc không dây dưới da với khả năng phân hủy sinh học.

VietKings và Kỷ lục Số khởi động Hành trình “Chạy vì sức khỏe Việt Nam” trên ứng dụng ViKi

(Kyluc.vn) Trong năm 2024, VietKings và Kỷ lục Số sẽ ký kết hợp tác chiến lược với 07 Đơn vị Sở hữu Kỷ lục Việt Nam để triển khai rộng rãi trong cộng đồng. Mỗi đơn vị sẽ lựa chọn 07 cung đường đặc biệt tương ứng để thực hiện trong Hành trình "Chạy vì sức khỏe Việt Nam".

Quản lý chất lượng mật ong bằng công nghệ của công nghiệp 4.0

Các nhà khoa học trong nước đã ứng dụng công nghệ vào quản lý sản xuất mật ong phục vụ xuất khẩu và tiêu dùng...

Nvidia chính thức trở thành hãng chip lớn nhất thế giới

Lần lượt vượt qua những tên tuổi lớn như Intel, Samsung, TSMC, Nvidia chính thức trở thành nhà sản xuất chip đạt lợi nhuận cao nhất thế giới trong quý III/2023.

Chung kết và Trao giải EOV 2023 Khu vực Miền Nam: Bệ phóng đưa bạn trẻ Việt trở thành công dân toàn cầu

(Kỷ lục - VietKings) Sáng ngày 26/11/2023, vòng Chung kết Cuộc thi Olympics Tiếng Anh toàn quốc - English Olympics of Vietnam 2023 khu vực miền Nam chính thức diễn ra với 5 đội thi, mỗi đội 4 thành viên. Sau 4 vòng thi gay cấn và đầy hấp dẫn, Đội Quán quân EOV mùa 2 - 2023 đã chính thức lộ diện.