Sự phát triển của công nghệ vi điện tử, nanô điện tử ngày nay cho phép các linh kiên điện tử và quang điện tử tăng mạnh cả về mật độ linh kiện, công suất và tốc độ hoạt động. Tuy nhiên các linh kiện điện tử, nhất là các linh kiện điện tử công suất cao như điốt phát quang công suất cao High Brightness LED (HB-LED) hay vi xử lý máy tính (CPU) khi hoạt động trong một thời gian đủ dài sẽ tiêu tốn năng lượng và giải phóng nhiệt lượng lớn. Do vậy việc cải tiến nâng cao hiệu quả tản nhiệt sẽ giúp kéo dài tuổi thọ, tăng hiệu suất và công suất phát quang của LED, nâng cao tốc độ hoạt động của CPU nói riêng và các linh kiện điện tử công suất khác.

Vật liệu lai giữa vật liệu Graphene với CNT, giữa Graphene và CNTs với các hạt nanô kim loại được nghiên cứu và phát triển bởi cấu trúc lai không những giúp cải thiện các tính chất như độ dẫn nhiệt, độ dẫn điện mà còn làm tăng diện tích bề mặt so với vật liệu riêng lẻ. Vì những tính chất ưu việt trên mà vật liệu lai được nghiên cứu ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như pin nhiên liệu, pin mặt trời, tích trữ hydro và làm vật liệu xúc tác. Đặc biệt, một số nhóm nghiên cứu tập trung nghiên cứu ứng dụng vật liệu lai cácbon cấu trúc nano với hạt nano kim loại như Ag, Cu trong các chất lỏng nanô bên cạnh các vật liệu lai khác như kim loạigraphene, oxit kim loại-CNTs, oxit kim loại-graphene, graphene-CNTs… Các 3 nghiên cứu cho thấy hướng nghiên cứu liện quan đến chất lỏng nano chứa vật liệu lai Graphene, CNTs và nano kim loại là rất tiềm năng, mới mẻ và có khả năng ứng dụng cao. Tuy nhiên, cho đến nay, các kết quả nghiên cứu thực nghiệm vẫn chưa đạt được như kỳ vọng. Một trong những nguyên nhân chính có thể là do chưa tìm được phương pháp chế tạo vật liệu lai có cấu trúc tối ưu. Chính vì vậy, các kỹ thuật, phương pháp chế tạo mới cần được nghiên cứu và phát triển để phát huy tối đa những tính chất ưu việt của cấu trúc tổ hợp và qua đó cải thiện tính chất nhiệt cũng như hấp thụ năng lượng nhiệt mặt trời của chất lỏng nano.

Nhằm nghiên cứu những công nghệ chuyên sâu như biến tính, gắn kết nhóm chức lai với nano kim loại, tối ưu hóa quy trình công nghệ, nâng cao khả năng ứng dụng các kết quả nghiên cứu của dự án này vào thực tế sản xuất dưới sự hỗ trợ của các chuyên gia trong nước, nhóm nghiên cứu Viện Phát triển Công nghệ Cơ - Điện, Học viện Nông nghiệp Việt Nam do TS. Bùi Việt Đức đã đề xuất thực hiện tiểu dự án: “Hỗ trợ thương mại hóa công nghệ sản xuất bầu ươm cây theo phương pháp gieo hạt và giâm cành phục vụ sản xuất cây giống quy mô lớn”.

Sau một thời gian triển khai thực hiện, nhóm đề tài đã thu được các kết quả như sau:

1. Biến tính, chế tạo vật liệu Gr-CNTs kết hợp hạt kim loại nano và phát triển một số chủng loại vật liệu cacbon nano cho vật liệu tản nhiệt: Đã tiếp thu và làm chủ quy trình biến tính vật liệu Graphene, biến tính vật liệu CNTs và chế tạo vật liệu lai Graphene - CNTs, quy trình chế tạo vật liệu lai Cu-CNTs để ứng dụng trong lĩnh vực tản nhiệt, quy trình chế tạo vật liệu lai Cu-Graphene để ứng dụng trong lĩnh vực tản nhiệt, quy trình chế tạo vật liệu lai Cu-Gr-CNTs để ứng dụng trong lĩnh vực tản nhiệt, quy trình chế tạo vật liệu lai Ag-Gr-CNTs để ứng dụng trong lĩnh vực tản nhiệt và quy trình chế tạo vật liệu hạt cầu nano cácbon ứng dụng trong lĩnh vực tản nhiệt.

2. Chế tạo và khảo sát tính chất của vật liệu tản nhiệt chứa thành phần Gr và CNTs: Đã tiếp thu và làm chủ quy trình phân tán vật liệu cacbon cấu trúc nano trong nền kem tản nhiệt, tối ưu hóa quy trình phân tán vật liệu cacbon cấu trúc nano trong chất lỏng tản nhiệt và khảo sát độ dẫn nhiệt của vật liệu tản nhiệt chứa thành phần Gr, CNTs.

3. Phát triển thành công mô hình tính toán lý thuyết, giải thích cơ chế của vật liệu tản nhiệt chứa thành phần cácbon nano, phù hợp với dữ liệu thử nghiệm Teng

4. Sản xuất thử nghiệm thành công một số sản phẩm đèn LED ứng dụng vật liệu tản nhiệt chứa thành phần cacbon nano: Đã thiết kế và chế tạo thành công đèn pha LED công suất 500 W, đèn đường LED công suất 100W, đèn đường LED công suất 150W và đã thiết kế và chế tạo thành công đèn đường LED công suất 200W.

Như vậy, tiểu dự án được thực hiện thành công đã mang lại sự tác động và hiệu quả lâu dài đối với Viện Khoa học vật liệu cùng các đơn vị đối tác của Viện. Thông qua tiểu dự án, Viện Khoa học vật liệu đã có sự kết hợp với một số doanh nghiệp sản xuất đèn LED như công ty HALEDCO, Công ty TNHH Khoa học và Công nghệ Minh Quang, Xí nghiệp Quản lý điện chiếu sáng Hà Nội - Hapulico, Nhà máy Nhôm Đông Anh để ứng dụng những kết quả nghiên cứu vào một số sản phẩm của doanh nghiệp.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 17349/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)

Sự phát triển của công nghệ vi điện tử, nanô điện tử ngày nay cho phép các linh kiên điện tử và quang điện tử tăng mạnh cả về mật độ linh kiện, công suất và tốc độ hoạt động. Tuy nhiên các linh kiện điện tử, nhất là các linh kiện điện tử công suất cao như điốt phát quang công suất cao High Brightness LED (HB-LED) hay vi xử lý máy tính (CPU) khi hoạt động trong một thời gian đủ dài sẽ tiêu tốn năng lượng và giải phóng nhiệt lượng lớn. Do vậy việc cải tiến nâng cao hiệu quả tản nhiệt sẽ giúp kéo dài tuổi thọ, tăng hiệu suất và công suất phát quang của LED, nâng cao tốc độ hoạt động của CPU nói riêng và các linh kiện điện tử công suất khác.

Vật liệu lai giữa vật liệu Graphene với CNT, giữa Graphene và CNTs với các hạt nanô kim loại được nghiên cứu và phát triển bởi cấu trúc lai không những giúp cải thiện các tính chất như độ dẫn nhiệt, độ dẫn điện mà còn làm tăng diện tích bề mặt so với vật liệu riêng lẻ. Vì những tính chất ưu việt trên mà vật liệu lai được nghiên cứu ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như pin nhiên liệu, pin mặt trời, tích trữ hydro và làm vật liệu xúc tác. Đặc biệt, một số nhóm nghiên cứu tập trung nghiên cứu ứng dụng vật liệu lai cácbon cấu trúc nano với hạt nano kim loại như Ag, Cu trong các chất lỏng nanô bên cạnh các vật liệu lai khác như kim loạigraphene, oxit kim loại-CNTs, oxit kim loại-graphene, graphene-CNTs… Các 3 nghiên cứu cho thấy hướng nghiên cứu liện quan đến chất lỏng nano chứa vật liệu lai Graphene, CNTs và nano kim loại là rất tiềm năng, mới mẻ và có khả năng ứng dụng cao. Tuy nhiên, cho đến nay, các kết quả nghiên cứu thực nghiệm vẫn chưa đạt được như kỳ vọng. Một trong những nguyên nhân chính có thể là do chưa tìm được phương pháp chế tạo vật liệu lai có cấu trúc tối ưu. Chính vì vậy, các kỹ thuật, phương pháp chế tạo mới cần được nghiên cứu và phát triển để phát huy tối đa những tính chất ưu việt của cấu trúc tổ hợp và qua đó cải thiện tính chất nhiệt cũng như hấp thụ năng lượng nhiệt mặt trời của chất lỏng nano.

Nhằm nghiên cứu những công nghệ chuyên sâu như biến tính, gắn kết nhóm chức lai với nano kim loại, tối ưu hóa quy trình công nghệ, nâng cao khả năng ứng dụng các kết quả nghiên cứu của dự án này vào thực tế sản xuất dưới sự hỗ trợ của các chuyên gia trong nước, nhóm nghiên cứu Viện Phát triển Công nghệ Cơ - Điện, Học viện Nông nghiệp Việt Nam do TS. Bùi Việt Đức đã đề xuất thực hiện tiểu dự án: “Hỗ trợ thương mại hóa công nghệ sản xuất bầu ươm cây theo phương pháp gieo hạt và giâm cành phục vụ sản xuất cây giống quy mô lớn”.

Sau một thời gian triển khai thực hiện, nhóm đề tài đã thu được các kết quả như sau:

1. Biến tính, chế tạo vật liệu Gr-CNTs kết hợp hạt kim loại nano và phát triển một số chủng loại vật liệu cacbon nano cho vật liệu tản nhiệt: Đã tiếp thu và làm chủ quy trình biến tính vật liệu Graphene, biến tính vật liệu CNTs và chế tạo vật liệu lai Graphene - CNTs, quy trình chế tạo vật liệu lai Cu-CNTs để ứng dụng trong lĩnh vực tản nhiệt, quy trình chế tạo vật liệu lai Cu-Graphene để ứng dụng trong lĩnh vực tản nhiệt, quy trình chế tạo vật liệu lai Cu-Gr-CNTs để ứng dụng trong lĩnh vực tản nhiệt, quy trình chế tạo vật liệu lai Ag-Gr-CNTs để ứng dụng trong lĩnh vực tản nhiệt và quy trình chế tạo vật liệu hạt cầu nano cácbon ứng dụng trong lĩnh vực tản nhiệt.

2. Chế tạo và khảo sát tính chất của vật liệu tản nhiệt chứa thành phần Gr và CNTs: Đã tiếp thu và làm chủ quy trình phân tán vật liệu cacbon cấu trúc nano trong nền kem tản nhiệt, tối ưu hóa quy trình phân tán vật liệu cacbon cấu trúc nano trong chất lỏng tản nhiệt và khảo sát độ dẫn nhiệt của vật liệu tản nhiệt chứa thành phần Gr, CNTs.

3. Phát triển thành công mô hình tính toán lý thuyết, giải thích cơ chế của vật liệu tản nhiệt chứa thành phần cácbon nano, phù hợp với dữ liệu thử nghiệm Teng

4. Sản xuất thử nghiệm thành công một số sản phẩm đèn LED ứng dụng vật liệu tản nhiệt chứa thành phần cacbon nano: Đã thiết kế và chế tạo thành công đèn pha LED công suất 500 W, đèn đường LED công suất 100W, đèn đường LED công suất 150W và đã thiết kế và chế tạo thành công đèn đường LED công suất 200W.

Như vậy, tiểu dự án được thực hiện thành công đã mang lại sự tác động và hiệu quả lâu dài đối với Viện Khoa học vật liệu cùng các đơn vị đối tác của Viện. Thông qua tiểu dự án, Viện Khoa học vật liệu đã có sự kết hợp với một số doanh nghiệp sản xuất đèn LED như công ty HALEDCO, Công ty TNHH Khoa học và Công nghệ Minh Quang, Xí nghiệp Quản lý điện chiếu sáng Hà Nội - Hapulico, Nhà máy Nhôm Đông Anh để ứng dụng những kết quả nghiên cứu vào một số sản phẩm của doanh nghiệp.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 17349/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)