Thứ Tư ngày 17/8/2022 Nhiệt liệt chào mừng Ngày Khoa học và Công nghệ Việt Nam 18-5: "Khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo – Đẩy nhanh quá trình phục hồi, phát triển kinh tế - xã hội" Cấu trúc Cổng Đăng nhập
Tin tức - Sự kiện: Tin trong nước
Cập nhật: Thứ Hai, ngày 20/6/2022

Chế tạo vật liệu quang nhiệt từ trái phật thủ
Trên hành trình nghiên cứu giải pháp chuyển hóa nước biến thành nước ngọt phù hợp với điều kiện ở Việt Nam, TS. Phạm Tiến Thành và các cộng sự ở trường ĐH Việt Nhật (ĐHQGHN) đã tìm cách tận dụng những nguyên liệu sẵn có như nước trà và trái phật thủ để chế tạo vật liệu quang nhiệt giá rẻ, có hiệu suất cao để cung cấp nước sạch cho sinh hoạt.
TS. Phạm Tiến Thành trong phòng thí nghiệm. Nguồn: vnu
Khác với nước ngọt chiếm tỉ lệ rất nhỏ trên Trái đất, nước biển là một nguồn tài nguyên khổng lồ. Làm thế nào để khai thác nguồn tài nguyên này trong bối cảnh nước sạch ngày càng khan hiếm là bài toán mà nhiều nơi trên thế giới, bao gồm Việt Nam đang theo đuổi. Các nhà nghiên cứu vật liệu như TS. Phạm Tiến Thành ở trường ĐH Việt Nhật (ĐHQGHN) cũng không nằm ngoài xu hướng này: “Trong những năm gần đây, chúng tôi tập trung nghiên cứu vật liệu quang nhiệt để ứng dụng trong các hệ thống lọc nước biển thành nước ngọt. Rất nhiều nhóm nghiên cứu cũng quan tâm đến phương pháp này”, anh cho biết.
 
Thực ra, việc lọc nước biển để tạo ra nước ngọt không phải là ý tưởng mới. Cách đây hàng ngàn năm, những người thủy thủ Hy Lạp đã biết cách đun sôi nước biển để chưng cất thu nước ngọt. Đến nay, rất nhiều quốc gia trên thế giới, đặc biệt là Hoa Kỳ và các quốc gia ở Trung Đông, Bắc Phi đã xây dựng các nhà máy lọc nước biển. Phần lớn các nhà máy này sử dụng công nghệ thẩm thấu ngược (RO), cần đầu tư trang thiết bị và nhân lực trình độ cao (để thực hiện các quá trình điều khiển, tiền xử lý nước biển và rửa màng lọc). Do vậy, “việc đầu tư các nhà máy lớn như vậy không phù hợp với điều kiện của Việt Nam và các nước đang phát triển, chúng ta cần các hệ thống đơn giản và có giá thành rẻ hơn”, TS. Phạm Tiến Thành nhận xét.
 
Với suy nghĩ này, “ứng cử viên” đầu tiên mà nhóm nghiên cứu lựa chọn chính là hệ thống sản xuất hơi nước bằng năng lượng mặt trời. Nguyên lý của hệ thống này rất đơn giản: nước biển chứa trong hệ thống sẽ bay hơi dưới tác dụng nhiệt của ánh sáng mặt trời và ngưng tụ thành nước sạch. Trước đây, nhiều người đã tự làm những hệ thống tương tự là chiếc hộp chứa nước muối với tấm kính phía trên để ứng dụng ở các vùng hải đảo. Tuy nhiên, hiệu suất của các thiết bị này không cao. Do vậy, nhiều nơi đã tích hợp thêm vật liệu quang nhiệt - loại vật liệu có khả năng hấp thụ ánh sáng và chuyển hóa thành nhiệt lượng để tăng tốc độ bay hơi. “Yếu tố quyết định đến hiệu suất của các hệ thống này chính là vật liệu quang nhiệt”, anh cho biết.
 
Giải bài toán vật liệu quang nhiệt chi phí thấp
 
Việc chế tạo hệ thống sản xuất hơi nước bằng năng lượng mặt trời, với thành phần chính là vật liệu quang nhiệt không phải là điều quá khó. “Trong khoảng 5 năm gần đây đã có rất nhiều nghiên cứu chế tạo ra các loại vật liệu quang nhiệt khác nhau, bao gồm vật liệu nano kim loại, vật liệu bán dẫn vô cơ, vật liệu carbon và vật liệu cao phân tử”, TS. Phạm Tiến Thành cho biết. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều rào cản trên con đường ứng dụng thực tế: “Làm thế nào để tạo ra vật liệu quang nhiệt giá rẻ, quy trình sản xuất đơn giản, thân thiện với môi trường mà vẫn đảm bảo hiệu quả là câu hỏi không chỉ chúng tôi, mà các nhóm nghiên cứu khác trên thế giới cũng đang tìm kiếm”, anh nói. “Ban đầu người ta thường sử dụng vật liệu nano kim loại, nhưng do giá thành quá cao nên dần dần cũng ít người dùng, chủ yếu để nghiên cứu cơ bản chứ ít khi ứng dụng. Sau đó họ chuyển sang vật liệu polyme, tuy có hiệu suất cao nhưng lại có nhược điểm lớn là không thân thiện với môi trường. Do vậy, rất nhiều nhóm nghiên cứu đã chuyển sang vật liệu sinh khối, đây là vật liệu ít ảnh hưởng đến môi trường nhất, vừa rẻ lại hiệu quả. Nhiều loại sinh khối như tre, nứa, mía, thân cây ngô, vỏ dừa, rơm rạ, bưởi,... đã được sử dụng để chế tạo vật liệu quang nhiệt”.
 
Vật liệu quang nhiệt từ quả phật thủ do anh và các cộng sự mới công bố trên tạp chí Desalination ra đời khi nhóm nghiên cứu đang tìm lời giải theo xu hướng vật liệu sinh khối. Họ đã nảy ra ý tưởng sử dụng quả phật thủ khi tìm hiểu về tính chất của chúng: “Yêu cầu đặt ra cho vật liệu quang nhiệt là phải có khả năng dẫn nước tốt, vì nước phải đưa lên bề mặt thì mới bay hơi. Thứ hai là vật liệu phải có độ truyền nhiệt thấp, để nhiệt tập trung trên bề mặt thì hiệu quả mới cao. Quả phật thủ hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu này: có cấu trúc lỗ xốp, các ống mao dẫn có hình lục giác như tổ ong độc đáo, chứa đầy không khí nên có khả năng cách nhiệt thấp”, TS. Phạm Tiến Thành giải thích. Trong số các phương pháp chế tạo vật liệu quang nhiệt trên nền vật liệu sinh khối như phủ lớp nano kim loại, carbon hóa sinh khối ở nhiệt độ cao trong môi trường khí trơ, phủ dung dịch ống nano carbon trên bề mặt vật liệu hoặc tạo lớp phủ polyphenolic - ion kim loại bằng cách tạo phức ion kim loại (tiêu biểu như Cu2+, Fe3+ với các nhóm hydroxyl (-OH) của phenol/polyphenol), nhóm nghiên cứu đã lựa chọn phương pháp tạo phức ion kim loại bằng polyphenol bởi tính đơn giản và hiệu quả.
 
Có lẽ kết quả sẽ chẳng có gì đáng chú ý mấy nếu họ vẫn đi theo cách làm truyền thống. Các nguyên liệu như polyphenol hay các hợp chất để tạo ion kim loại như sắt (III) chloride hexahydrate đều có thể dễ dàng mua trên thị trường và đem về tổng hợp theo quy trình chung. Mong muốn tạo ra một quy trình “xanh” và tốn ít chi phí hơn đã thúc đẩy nhóm nghiên cứu tìm đến một nguyên liệu hoàn toàn mới: nước trà xanh. “Trước đây chúng tôi từng polyphenol tổng hợp công nghiệp, tuy nhiên giá khá đắt. Trong khi đó, polyphenol cũng có nhiều trong các loại thực vật, đặc biệt là trong lá cây chè. Từ đó, chúng tôi mới nghĩ rằng tại sao không dùng trực tiếp trà xanh?”
 
Từ ý tưởng trên, họ đã bắt tay vào thử nghiệm: quả phật thủ được cắt lát, xử lý bằng cồn, sau đó ngâm vào dung dịch nước chè và tổng hợp với dung dịch Fe3+ để tạo thành vật liệu quang nhiệt. “Phản ứng giữa Fe3+ và các polyphenol sẽ tạo phức ion kim loại bám trên bề mặt, giữa các hạt này vẫn có khoảng cách, khi ánh sáng đi vào thì các hạt đấy sẽ phản xạ lẫn nhau, ánh sáng sẽ bị ‘nhốt’ lại phía trong. Đây chính là một trong những yếu tố quan trọng nhất để tăng khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời”, TS. Phạm Tiến Thành giải thích.
 
Thoạt nhìn, nhiều người sẽ bất ngờ vì cơ chế có vẻ khá đơn giản. Nhưng thực chất, việc tìm ra một quy trình dễ thực hiện mà vẫn đảm bảo hiệu quả là bài toán đầy phức tạp. Do vậy, mỗi công đoạn chế tạo vật liệu quang nhiệt từ trái phật thủ đều được nhóm nghiên cứu tính toán rất kỹ càng: “Chúng tôi phải thử nghiệm rất nhiều lần để tìm ra công thức pha chế tạo hàm lượng polyphenol cao nhất. Ngoài ra, để tạo lớp phức ion kim loại có khả năng hấp thụ ánh sáng tốt, polyphenol trong chè phải bám đều trên bề mặt vật liệu. Việc xử lý vỏ quả phật thủ là bước quan trọng để xử lý tinh dầu trong vỏ, từ đó dễ hình thành liên kết giữa polyphenol tự nhiên trong nước trà và xenlulo trên bề mặt quả phật thủ”. Kết quả là nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công vật chế tạo có độ hấp thụ mặt trời rất cao, lên tới 95% trong dải bước sóng từ 300-2500 nm (dải bước sóng mặt trời thông thường).
 
Nhiều tiềm năng trong thực tế
 
Kết quả thử nghiệm đã gợi mở những ứng dụng hứa hẹn của vật liệu quang nhiệt từ quả phật thủ: “Trong điều kiện mô phỏng ở phòng thí nghiệm, vật liệu có tốc độ bay hơi nước là 1.92 kg m2/giờ trên một đơn vị ánh sáng mặt trời (tương đương 1 kW m2), ngang bằng, thậm chí cao hơn các vật liệu quang nhiệt bằng sinh khối đã có”, TS. Phạm Tiến Thành cho biết. Nếu ứng dụng trong hệ thống sản xuất hơi nước bằng năng lượng mặt trời thực tế, mỗi ngày hệ thống có thể sản xuất từ 2,4-3,7kg/m2 nước sạch, đáp ứng đủ nhu cầu nước sinh hoạt hàng ngày trên quy mô nhỏ.
 
Một điểm đặc biệt của vật liệu này là ít bị bám muối trên bề mặt trong quá trình bay hơi. “Việc giảm lượng muối hình thành trên bề mặt là bài toán mà các nhóm nghiên cứu vật liệu quang nhiệt đều quan tâm, bởi nếu muối bám trên bề mặt thì ánh sáng mặt trời không đi đến vật liệu được nữa, làm giảm khả năng chuyển hóa thành nhiệt năng. Khi kiểm tra, chúng tôi thấy số lượng tinh thể muối trên vật liệu rất ít. Có lẽ là do cấu trúc có khả năng dẫn nước tốt, nước ở dưới đưa lên nhiều làm tan muối trên bề mặt. Đây là một trong những yếu tố quan trọng để duy trì hiệu suất của vật liệu trong quá trình sử dụng”, anh cho biết.
 
Với quy trình chế tạo đơn giản và nguyên liệu sẵn có, con đường ứng dụng vật liệu quang nhiệt từ trái phật thủ trong thực tế có lẽ không còn xa? “Điều quan trọng cuối cùng là phải ứng dụng thực tế chứ không chỉ có bài báo. Tuy nhiên, để đi đến thương mại hóa thì công nghệ phải rất ổn định trên quy mô lớn. Hiện nay, chúng tôi mới thử nghiệm sơ bộ với diện tích vật liệu nhỏ trong thời gian ngắn. Chúng tôi rất muốn thử nghiệm trên diện tích vật liệu lớn hơn trong các điều kiện, vùng miền khác nhau để kiểm tra hiệu suất. Bởi thực tế điều kiện nắng, độ, ẩm,... mỗi nơi rất khác nhau”, anh nói.
 
https://khoahocphattrien.vn/
Tin, bài cùng lĩnh vực
Ứng dụng công nghệ thông tin trong dự báo thị trường nông sản (17/8/2022)
Australia thúc đẩy sử dụng công nghệ trong giám sát môi trường rừng ngập mặn (17/8/2022)
Chủ tịch nước dự khai trương trung tâm dữ liệu hiện đại hàng đầu Việt Nam (17/8/2022)
Bà Rịa - Vũng Tàu: Chú trọng phát triển nông nghiệp công nghệ cao (17/8/2022)
Khai mạc Hội thảo vùng về Luật hạt nhân cho khu vực châu Á – Thái Bình Dương (15/8/2022)
Sửa đổi Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn Kỹ thuật: Thể hiện tầm nhìn, chiến lược của Việt Nam trong sân chơi quốc tế (12/8/2022)
Bệ phóng hạt nhân sáng tạo thúc đẩy kinh doanh tác động xã hội (12/8/2022)
Chương trình hợp tác mới về KH&CN và đổi mới sáng tạo giữa 4 nước Đông Nam Á (12/8/2022)
Nghiên cứu hoạt tính diệt và hấp dẫn côn trùng từ tinh dầu lá Magnolia Citrata chống lại hai loài gây hại chính thuộc Diptera: Muỗi sốt vàng Aedes Aegypti (Culicidae) và ruồi giấm Địa Trung Hải Ceratitis Capitata (Tephritidae) (11/8/2022)
Đồng hành, hỗ trợ doanh nghiệp khoa học và công nghệ phát triển (11/8/2022)
Quán triệt 5 nguyên tắc trong quá trình xây dựng Luật sửa đổi, bổ sung Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn Kỹ thuật (11/8/2022)
Sinh viên ĐH Công nghiệp Hà Nội chế tạo thiết bị in 3D ứng dụng trong chế tạo khuôn ép nhựa (10/8/2022)
Việt Nam - Hoa Kỳ thúc đẩy hợp tác công nghệ sinh học nông nghiệp (10/8/2022)
Phát triển công nghệ chế biến phụ phẩm tôm, mực (10/8/2022)
Hội thảo khoa học “Xây dựng dữ liệu nghiên cứu mở phục vụ chia sẻ, dùng chung trong kỷ nguyên số” (09/8/2022)
Hội nghị lần thứ 19 Liên hợp thư viện Việt Nam về nguồn tin khoa học và công nghệ (09/8/2022)
Bệ phóng hạt nhân sáng tạo thúc đẩy kinh doanh tác động xã hội (08/8/2022)
Đề xuất 3 phương án về mô hình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước (05/8/2022)
Chương trình Phát triển tài sản trí tuệ: Góp phần tạo môi trường khuyến khích đổi mới sáng tạo (04/8/2022)
Nhiều công nghệ mới tại Triển lãm quốc tế ngành công nghiệp dệt may 2022 (03/8/2022)
Ứng dụng mạnh mẽ công nghệ thông tin tạo thuận lợi cho xuất nhập khẩu (03/8/2022)
Phát triển du lịch nông thôn gắn với phát huy tiềm năng, lợi thế về nông nghiệp, làng nghề (03/8/2022)
Phát triển sản phẩm OCOP, khơi dậy tiềm năng, lợi thế khu vực nông thôn (03/8/2022)
Phenikaa Lighting: Thương hiệu chiếu sáng tự nhiên do người Việt tạo ra (02/8/2022)
Bộ KH&CN và UBND thành phố Hải Phòng: Ký kết chương trình phối hợp hoạt động khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo (02/8/2022)
FPT IS sở hữu chứng chỉ cao cấp toàn cầu ISO 30107-3 về FaceID (01/8/2022)
Hoa trái sinh trưởng ... từ những viên đá (01/8/2022)
Thúc đẩy cứu khoa học trong giới trẻ, góp phần kiến tạo tương lai xanh (29/7/2022)
Trí tuệ nhân tạo là công nghệ được ưu tiên hàng đầu (29/7/2022)
Xây dựng chính sách hỗ trợ tìm kiếm, kết nối công nghệ và đổi mới sáng tạo (29/7/2022)
Danh mục dữ liệu mở của cơ quan nhà nước ưu tiên triển khai (29/7/2022)
Tìm mộ liệt sĩ bằng các công cụ tra cứu và số hóa (29/7/2022)
Nông nghiệp công nghệ cao của Hà Nội: Giải pháp để thu hút đầu tư (26/7/2022)
Nam Định: Ứng dụng khoa học và công nghệ nâng cao giá trị dưa lê bạch kim Hàn Quốc (26/7/2022)
Quảng Ninh: Tạo môi trường thuận lợi cho sự phát triển KH&CN (26/7/2022)
Hỗ trợ doanh nghiệp điện tử tham gia chuỗi cung ứng (26/7/2022)
Chỉ các linh kiện trong nước chưa sản xuất được mới được miễn thuế nhập khẩu (26/7/2022)
Mở rộng quy mô cuộc thi Công nghệ trí tuệ Student Chie-tech (26/7/2022)
Tạo đột phá thông qua Dự án hỗ trợ phát triển nhà máy thông minh (26/7/2022)
Bác sĩ trẻ nghiên cứu máy đo lực cắn (25/7/2022)
Xung kích trong chuyển đổi số (25/7/2022)
Tìm kiếm giải pháp Chuyển đổi số quốc gia - Viet Solutions 2022 (25/7/2022)
Quy trình sơ chế đảm bảo tính chất dược lý của Giảo cổ lam (25/7/2022)
Công nghệ xử lý chất thải y tế (25/7/2022)
Hợp tác chuyển giao công nghệ sản xuất thuốc tế bào gốc (22/7/2022)
Hoàn thiện chính sách, phát triển hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật tiếp cận trình độ quốc tế (22/7/2022)
Cần Thơ: Thúc đẩy chuyển đổi số trong lĩnh vực nông nghiệp (21/7/2022)
Ứng dụng KH&CN nâng cao giá trị nguồn lợi cá nóc (21/7/2022)
Đổi mới và khởi nghiệp bền vững: Kết nối và chia sẻ từ các quốc gia trong khu vực (21/7/2022)
Ứng dụng giám sát và dự báo hạn hán để quản lý và ứng phó với hạn hán ở Việt Nam (21/7/2022)
Thông báo về việc đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ Khoa học và công nghệ không sử dụng ngân sách nhà nước

Thông báo Ý kiến kết luận của Giám đốc Sở Khoa học và Công nghệ tại buổi làm việc với Hội Doanh nhân trẻ Quảng Trị

Hướng dẫn quy trình hỗ trợ ứng dụng, nhân rộng các kết quả khoa học và công nghệ trên địa bàn tỉnh Quảng Trị năm 2022

Về việc phối hợp thực hiện Đề án: "Ứng dụng chế phẩm vi sinh vật trong sản xuất nông nghiệp giai đoạn 2021-2025, định hướng đến năm 2030 trên địa bàn tỉnh Quảng Trị"

Thông báo về việc triển khai dịch vụ công trực tuyến mức độ 3, mức độ 4 trong thực hiện thủ tục hành chính thuộc thẩm quyền giải quyết của Sở Khoa học và Công nghệ Quảng Trị

Ứng dụng KH&CN trong nhân giống và trồng cây Vanilla trong nhà lưới theo hướng VietGap tại huyện Hướng Hóa
Tải ứng dụng Khai báo y tế toàn dân NCOV
Ứng dụng trên IOS Ứng dụng trên Android
Thống kê truy cập
Số người online 577
Hôm nay 3.811
Hôm qua 5.986
Tất cả 6.212.707
© CỔNG THÔNG TIN ĐIỆN TỬ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUẢNG TRỊ
Cơ quan chủ quản: Sở Khoa học và Công nghệ Quảng Trị
Chịu trách nhiệm: Trần Ngọc Lân, Giám đốc Sở Khoa học và Công nghệ. Địa chỉ: 204 Hùng Vương, Đông Hà; ĐT: 0233.3550 382.
Thiết kế và xây dựng: Trung tâm Nghiên cứu, Ứng dụng và Thông tin KH&CN. Ghi rõ nguồn Dostquangtri khi sử dụng thông tin từ website này!