Tiến sĩ Trương Văn Chương và thiết bị siêu âm Made in Viet Nam đầu tiên ở Việt Nam

Sau gần 30 năm mải miết theo đuổi đam mê của mình, Tiến sĩ Trương Văn Chương, nguyên Trưởng Khoa Vật lý và nay là Trưởng Bộ môn Vật lý chất rắn - Đại học Khoa học Huế - cùng nhóm nghiên cứu của mình đã chế tạo thành công các thiết bị phát siêu âm có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống với giá cực rẻ so với thiết bị nhập ngoại.


25 năm để làm chủ công nghệ

Đối với Việt Nam các thiết bị siêu âm hiện tại đều phải nhập ngoại, đắt tiền và chưa có một cơ sở nào trong nước chế tạo, Tiến sĩ Chương, cho biết: “Chế tạo một máy siêu âm thì không có gì mới, nhưng để chế tạo thiết bị siêu âm thì quan trọng nhất là phải chế tạo được các biến tử thu phát sóng siêu âm - linh hồn của các thiết bị siêu âm, mà để chế tạo được các biến tử này thì cần nhất là chế tạo cho được gốm áp điện (có tên thương mại là PZT-4, PZT-8...). Tuy nhiên công thức thành phần của vật liệu là gì, các thông số của quy trình công nghệ chế tạo như thế nào vẫn là những bí mật riêng của các hãng sản xuất. Hiện ở Việt Nam chưa có đơn vị nào nghiên cứu gốm áp điện”.

Để trở thành đơn vị duy nhất của Việt Nam nghiên cứu chế tạo được các vật liệu áp điện, biến tử áp điện và các thiết bị phát siêu âm, TS Chương đã phải bỏ ra 25 năm trời mày mò nghiên cứu trong khi cơ sở vật chất vô cùng thiếu thốn. “Ở thời điểm 1980, có thể nói các thiết bị đi từ con số 0. Quy trình công nghệ để làm ra thiết bị gốm áp điện lại tương đối phức tạp với hơn 10 công đoạn, rồi phải mày mò xây dựng tất cả các thiết bị công nghệ, như máy nghiền lò nung, cắt ép mẫu, đo đạc tính chất... tất cả đều phải tự làm hết”, TS Chương nhớ lại.

Nhưng ngay sau thành công về gốm áp điện, một tin vui đã đến với ông và nhóm nghiên cứu, đó là Vụ Giáo dục Đại học quyết định đầu tư 4 tỷ đồng để trang cấp một phòng nghiên cứu khoa học vật liệu tại Khoa Vật lý của trường Đại học Khoa học Huế, đây là phòng nghiên cứu về thiết bị áp điện đầu tiên và duy nhất trong cả nước.

Được đầu tư một phòng nghiên cứu hiện đại và đã làm chủ công nghệ chế tạo gốm áp điện, nhưng khó khăn vẫn chưa dừng ở đó bởi chế tạo ra một máy siêu âm không phải là đơn giản. TS Chương lại tiếp tục thực hiện các đề tài nghiên cứu, đó là đề tài cấp bộ trọng điểm “Chế tạo máy rửa siêu âm công suất trên cơ sở biến tử gốm áp điện hệ PZT pha tạp năm 2006” và đề tài nghiên cứu cơ bản cấp nhà nước “Nghiên cứu phát triển phương pháp siêu âm-vi sóng chế tạo vật liệu sắt điện, áp điện trên cơ sở PZT có cấu trúc nanô năm 2008”. Và mới đây, đề tài sản xuất thử nghiệm các thiết bị siêu âm công suất do Đại học Huế hỗ trợ của ông cũng mới được nghiệm thu vào đầu năm 2009. “Trên cơ sở các đề tài này, đến giờ chúng tôi đã hoàn toàn tự tin để làm các máy siêu âm theo yêu cầu”, TS Trương Văn Chương khẳng định.

Những ứng dụng tuyệt vời

Không chỉ được ứng dụng rất phổ biến trong y học như mọi người vẫn nghĩ, siêu âm còn được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống. Theo TS Trương Văn Chương, trong nông nghiệp, sóng siêu âm có tác dụng rất hiệu quả đến quá trình xử lý đất, kích thích sinh trưởng bởi dưới tác động của sóng siêu âm, các chất vi lượng trong đất được giải phóng và năng suất cây trồng được nâng cao. Trong lĩnh vực xây dựng, siêu âm được dùng để kiểm tra chất lượng bê tông. Trong lĩnh vực thủy sản, sóng siêu âm được ứng dụng rất hiệu quả trong việc thăm dò, đánh bắt thủy hải sản. “Các máy tàu tầm ngư đều có đầu dò cá, nếu đầu dò cá bị hỏng, chủ tàu phải bỏ ra mấy trăm triệu để mua lại. Mình đã hồi phục được các biến tử đó cho họ với giá rất rẻ, chỉ mất khoảng 100.000 đồng!”, TS Chương cho biết.

TS Chương nói: “Điều chúng tôi quan tâm nhất là dùng siêu âm để chế tạo các vật liệu có cấu trúc nanô như TiO2, TiO2/SiO2... và dùng siêu âm trong các lĩnh vực nghiên cứu khoa học, làm sạch môi trường, đặc biệt là xử lý nước thải và diệt tảo. Hiện tượng tảo mọc xanh rì đã xuất hiện ở các hồ cảnh quan như hồ Gươm, các hồ ở Đà Lạt và chưa biết chừng các hồ ở Huế sẽ có hiện tượng này, sông Như Ý là một ví dụ”.

Cũng theo Tiến sĩ Chương thì một máy diệt tảo cho hồ có bán kính 400m là 70 triệu đồng nên thứ nhất là dân rất khó mua, thứ hai là dân mình không tin vào chất lượng của nó. Do đó, nhiệm vụ mà ông và nhóm nghiên cứu của mình đề ra là chế tạo loại máy rẻ hơn, không cần dùng hóa chất là chỉ dùng sóng siêu âm phát ra để diệt tảo. “Đây là công nghệ rất thân thiện với môi trường. Mình đã viết xong đề tài dùng siêu âm trong diệt tảo và sắp tới thầy trò mình định sẽ ra diệt tảo ở hồ Gươm đây”, TS Chương vui vẻ nói. Không chỉ ở những hồ cảnh quan mà ở những hồ nuôi tôm, do quá trình xử lý nước dùng nhiều hóa chất nên dư lượng trong tôm nhiều làm cho nước hồ sau khi nuôi tôm xong tảo mọc xanh rì. “Bài toán khó hơn mà mình đề ra là phải chế tạo được những máy siêu âm có thể xử lý nước trong các môi trường nước ngọt, nước lợ... và làm sao xử lý các loại tảo có hại thôi (vì vẫn có loại tảo có lợi), xử lý nước ngay từ đầu vào. Muốn vậy phải kết hợp TiO2 vào xử lý môi trường”.

Hiện nhóm nghiên cứu của TS Chương đã chế tạo thành công vật liệu TiO2 ứng dụng trong xử lý nước và tự làm sạch với giá thành thấp hơn hẳn so với nước ngoài. Ông cũng đang hướng tới hoàn thiện các thủ tục để đăng ký bản quyền thiết bị siêu âm sử dụng trong tổng hợp vật liệu nanô. “Chế tạo vật liệu nanô đang là xu hướng nổi lên không chỉ ở trong nước mà trên thế giới. Có nhiều công nghệ nhưng trong nước chủ yếu đi theo nước ngoài đắt tiền, mình đề nghị phương pháp chế tạo vật liệu nanô bằng chính công nghệ siêu âm. Đây là điều mình tâm đắc nhất và nó sẽ trở thành công nghệ riêng của nhóm nghiên cứu ở Huế. Mình mới đăng ký đề tài nghiên cứu cấp nhà nước nghiên cứu chế tạo TiO2 nanô dạng ống sử dụng phương pháp siêu âm - vi sóng - thủy nhiệt đã được duyệt và hiện đang được nhà nước giao thực hiện đề tài sản xuất độc lập cấp nhà nước: Hoàn thiện công nghệ thiết bị và ứng dụng chế tạo TiO2 kích thước nanô. Để thực hiện đề tài này đòi hỏi sự đầu tư dốc sức của toàn bộ anh em trong khoa”.

Là một trong số những vật liệu nanô có kích thước tinh thể cực kỳ nhỏ và diện tích bề mặt cực kỳ lớn - TiO2 nanô đã và đang thu hút rất nhiều sự quan tâm nghiên cứu do những ứng dụng tuyệt vời của nó trong các lĩnh vực như cảm biến khí và độ ẩm, xử lý nước thải, làm sạch môi trường... Ngoài ra, TiO2 còn được biết đến với những đặc tính nổi bật là vật liệu rất bền, không độc và rẻ tiền, nó có thể khử mùi hôi, diệt khuẩn, nấm mốc, làm sạch không khí và tự làm sạch bụi bẩn. Với những thành công trong việc nghiên cứu chế tạo vật liệu TiO2 nanô, TS Trương Văn Chương dự định sẽ phối hợp với một hãng sơn ở Huế để làm thử sơn có phủ hạt TiO2 nanô có thể chống bụi.

Một hợp đồng với Quảng Trị cũng đã được ký để ứng dụng công nghệ này xử lý chất độc dioxin và thuốc trừ sâu thấm xuống đất tại đây. Một khi được thử nghiệm và ứng dụng thành công, đây sẽ là một giải pháp vừa đơn giản, ít tốn chi phí đồng thời đem lại hiệu quả cao trong việc xử lý chất độc dioxin cho một số vùng đất bị nhiễm chất độc hóa học ở A Lưới của tỉnh Thừa Thiên Huế.


Ngọc Hà