Tận dụng vỏ me thải bỏ
Nhóm phát triển dự án quốc tế gồm các nhà nghiên cứu thuộc Trường Đại học Công nghệ Nanyang (Singapore), Đại học Khoa học Ứng dụng Tây Na Uy và Đại học Alagappa (Ấn Độ).
Vốn được coi là rác thải nông nghiệp, vỏ me được loại bỏ trong quá trình sản xuất và chiếm nhiều diện tích đất chứa. Nhóm nghiên cứu đã đưa ra một giải pháp đột phá cho vấn đề này là biến vỏ me thành tấm nano-carbon.
“Qua một loạt phân tích, chúng tôi thấy rằng hiệu suất của các tấm nano làm từ vỏ me có thể so sánh với các thiết bị công nghiệp về cấu trúc xốp và tính chất điện hóa. Quá trình tạo ra các tấm nano cũng là phương pháp tiêu chuẩn để sản xuất các tấm nano carbon hoạt tính”, TS Đặng Huy Cường chia sẻ.
Nhóm nghiên cứu nhận thấy vỏ me chứa nhiều carbon và có cấu trúc xốp rất phù hợp để chế tạo các tấm nano-carbon, linh kiện chính trong chế tạo thiết bị lưu trữ năng lượng trong xe bus, tàu hỏa, thang máy và các phương tiện chạy bằng điện khác. Nhóm đã bắt tay nghiên cứu và chế tạo thành công vật liệu lưu trữ năng lượng hiệu suất cao từ thứ vốn bị coi là rác thải.
Cùng với pin, nhiều ô tô điện hiện nay sử dụng siêu tụ điện cho các nhiệm vụ như nhanh chóng cung cấp năng lượng trong khi tăng tốc. Các thành phần này hiện có giá cao và không thân thiện với môi trường sau khi đã qua sử dụng. Do đó, trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã tạo ra thành công một thành phần quan trọng của các thiết bị này từ vỏ quả me, giúp tiết kiệm chi phí, hiệu quả và bảo vệ môi trường.
Mặc dù không đặc biệt phổ biến ở Bắc Mỹ và châu Âu, nhưng quả me lại rất được ưa chuộng và sử dụng phổ biến với số lượng lớn ở châu Á và một số khu vực khác. Thông thường vỏ quả me sẽ bị vứt bỏ sau khi chế biến, chỉ rất ít trong số chúng được dùng làm phân trộn trong nông nghiệp.
Quy trình sản xuất vật liệu lưu trữ năng lượng khá đơn giản. Vỏ me được rửa sạch và sấy khô ở 100 độ C trong khoảng 6 giờ trước khi nghiền thành bột, ngắn hơn 4 lần so với quy trình với sợi gai (24 giờ). Lượng bột này được nung trong lò 150 phút ở nhiệt độ 700 - 900 độ C trong điều kiện không có oxy để chuyển thành các tấm carbon siêu mỏng.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, tấm nano carbon từ vỏ me có khả năng dẫn điện và ổn định nhiệt tốt. So với quy trình sản xuất tấm nano bằng sợi gai dầu, phương pháp dùng vỏ me tiết kiệm năng lượng hơn.
Vì vậy, nhóm nghiên cứu hy vọng có thể hợp tác với các đối tác nông nghiệp để phát triển tấm nano carbon ở quy mô lớn hơn phòng thí nghiệm bằng cách giảm năng lượng trong quá trình sản xuất để tăng độ thân thiện hơn với môi trường.
Nhóm nghiên cứu tin tưởng rằng, nếu tấm nano-carbon từ vỏ me được sản xuất ở quy mô lớn hơn, đây có thể là một giải pháp thay thế thân thiện với môi trường, đồng thời giúp cắt giảm chất thải cùng diện tích đất chứa. Nhóm cũng tìm hiểu thêm khả năng sử dụng các loại vỏ trái cây khác nhau ứng dụng trong lĩnh vực này.
Tác giả nghiên cứu chấm lượng tử cho tivi
Một trong các thành viên của nhóm nghiên cứu, Giáo sư Dhayalan Velauthapillai, Trưởng nhóm nghiên cứu Vật liệu nano tiên tiến cho các ứng dụng sức khỏe và năng lượng sạch tại Đại học Khoa học Ứng dụng Tây Na Uy cho biết, bảng nano carbon bao gồm các lớp nguyên tử carbon được sắp xếp thành các hình lục giác liên kết với nhau, giống như một tổ ong.
Bí mật đằng sau khả năng lưu trữ năng lượng của chúng nằm ở cấu trúc xốp dẫn đến diện tích bề mặt lớn giúp vật liệu lưu trữ lượng lớn điện tích. Các tấm nano có nguồn gốc từ vỏ me cũng cho thấy độ ổn định nhiệt và dẫn điện tốt. So với quy trình sản xuất tấm nano bằng sợi gai dầu, phương pháp dùng vỏ me tiết kiệm năng lượng hơn khiến chúng trở thành những lựa chọn thay thế đầy hứa hẹn trong tương lai.
Các nhà nghiên cứu đang cố gắng giảm tối đa các yêu cầu về năng lượng và kỹ thuật trong khi vẫn đảm bảo yếu tố thân thiện hơn với môi trường, tiết kiệm chi phí. Họ cũng đang tiếp tục nghiên cứu để có thể mở rộng quy mô công nghệ, sản xuất thương mại các tấm nano carbon này trong tương lai.
TS Đặng Huy Cường từng là cộng sự nghiên cứu cấp cao và là quản lý phòng thí nghiệm Nano-Photonics tại Đại học Brown trước khi gia nhập Trung tâm nghiên cứu vượt trội về Màn hình và Chiếu sáng bán dẫn, Trường Kỹ thuật điện và điện tử thuộc Đại học Công nghệ Nanyang. Sau đó vào tháng 9 năm 2014, ông được bổ nhiệm làm Trợ lý Giáo sư tại trường.
Một trong những nghiên cứu nổi bật của TS Cường phải kể đến là dự án hợp tác với Tập đoàn QD Vision, Hoa Kỳ. Kết quả nghiên cứu đã được công nhận với sản phẩm chấm lượng tử đầu tiên cho chiếu sáng trạng thái rắn - Quantum LightTM Optic.
Sau đó, sản phẩm này được phát triển thêm và được biết đến với tên gọi “Color-IQ”, là sản phẩm chấm lượng tử khối lượng lớn đầu tiên trên thế giới dành cho tivi LCD. Color IQ được ứng dụng sản xuất thực tế trên sản phẩm TV BRAVIA 4K 65 inch của Sony và đã được vinh danh là Sản phẩm xuất sắc nhất tại Triển lãm Điện tử Tiêu dùng 2013 nhờ khả năng cải tiến màu sắc.
