Nghiên cứu phát triển biến tử áp điện dùng để chế tạo các thiết bị siêu âm - thủy âm
Việt Nam là một quốc gia về biển, tuy nhiên cho đến nay do nhiều nguyên nhân vẫn chưa có một cơ sở nào phát triển công nghệ thuỷ âm tương xứng để đảm bảo cho sự an ninh quốc phòng trong lĩnh vực hải quân. Hầu hết các thiết bị thu phát sóng âm – siêu âm trong nước đều nhập ngoại hoàn toàn. Các thiết bị siêu âm là phức tạp, đa dạng, đắt tiền, song linh hồn chính của chúng chính là các biến tử thu phát sóng siêu âm. Phổ biến hiện nay, các biến tử thu phát siêu âm được chế tạo chủ yếu từ vật liệu gốm áp điện có tên thương mại PZT- 4, PZT-8...Việt Nam chúng ta vẫn chưa chế tạo được. Vì vậy, việc nghiên cứu để chế tạo các biến tử trên cơ sở PZT nhằm mục đích thay thế các biến tử thu phát siêu âm đã và đang được nhập ngoại là mục đích của hướng nghiên cứu này.
Hướng giải quyết sẽ là tập trung nghiên cứu giải mã thành phần, công nghệ từ các vật liệu áp điện cứng và mềm tốt nhất của một số hãng trên thế giới đã thương mại hóa. Sử dụng các kiến thức tổng hợp đã biết về gốm áp điện, lựa chọn thành phần gốm và tạp chất hợp lý để chế tạo các hệ gốm mới với các tính chất áp điện mong muốn. Làm chủ hoàn toàn được công thức và công nghệ chế tạo gốm áp điện tốt, chúng ta hoàn toàn có khả năng ứng dụng chúng vào mọi lĩnh vực quan trọng trong dân sự và quân sự.
Xuất phát từ thực tiễn trên, PGS.TS. Võ Thanh Tùng cùng nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Khoa học thực hiện “Nghiên cứu phát triển biến tử áp điện dùng để chế tạo các thiết bị siêu âm - thủy âm” với mục tiêu: Xây dựng thành công qui trình công nghệ chế tạo các loại vật liệu áp điện cứng và mềm trên cơ sở PZT và vật liệu áp điện không chì; Chế tạo được các biến tử áp điện đáp ứng các yêu cầu ứng dụng cho thiết bị siêu âm dùng trong xử lý nước, nuôi trồng thủy sản; Xây dựng nhóm nghiên cứu mạnh về vật lý, công nghệ chế tạo và ứng dụng vật liệu áp điện, góp phần phát triển đội ngũ cán bộ khoa học và công nghệ.
Đề tài đã thực hiện trên cơ sở sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại, các phép đo điện môi - sắt điện - áp điện, các kiến thức tổng hợp về gốm áp điện, giải mã được thành phần, công nghệ của gốm nước ngoài, từ đó làm cơ sở chế tạo các hệ gốm mới, đặc biệt trên cơ sở PZT với các tính chất áp điện mong muốn dùng trong quân sự và siêu âm công suất cao;
Đã nghiên cứu trên cơ sở các hệ gốm không chì, xây dựng được quy trình công nghệ và chế tạo thành công các hệ vật liệu áp điện không chì với các tính chất điện của các vật liệu này được cải thiện nhằm đáp ứng yêu cầu ứng dụng trong thực tế. Đây là hướng đi nhằm tìm kiếm các hệ vật liệu đầy tiềm để thay thế cho các vật liệu áp điện chứa chì trong tương lai;
Về mặt ứng dụng, đề tài tập trung vào các hướng nghiên cứu đang rất được quan tâm trên thế giới như: chế tạo các vật liệu áp điện có cấu trúc nano, ứng dụng vật liệu chế tạo trong thiết kế các biến tử siêu âm công suất cao và biến tử trong thủy âm. Kết hợp tính toán mô phỏng để xác lập các thông số thiết kế biến tử tối ưu từ đó triển khai chế tạo trên thực tế, sử dụng các thiết bị siêu âm dùng trong tổng hợp vật liệu và xử lý nước nuôi trồng thủy sản. Việc nghiên cứu khả năng xử lý khuẩn Vibrio spp. sử dụng siêu âm công suất sẽ là hướng mới trong việc ứng dụng công nghệ này để xử lý khuẩn nói chung và Vibrio spp. trong nuôi trồng thủy sản.
Đề tài đã thực hiện xong các nội dung theo đăng ký, tuy nhiên, nhóm nghiên cứu vẫn tiếp tục hoàn thiện, phát triển nghiên cứu để nâng cao các thông số vật lý cho các vật liệu áp điện cứng và mềm trên cơ sở PZT, vật liệu áp điện không chì nhằm đóng góp tích cực cho sự phát triển của nghiên cứu vật lý có tính ứng dụng cao. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên 10 công trình trên tạp chí quốc tế chuyên ngành trong danh mục SCI hoặc SCIE có uy tín (vượt 06 bài báo so với tiến độ đăng ký), 15 bài báo được đăng trong các tạp chí chuyên ngành trong nước và quốc tế (vượt 11 bài báo so với tiến độ đăng ký), 34 bài báo được đăng trong các Hội nghị khoa học trong nước và quốc tế (vượt 32 bài báo so với tiến độ đăng ký), 38 luận văn tốt nghiệp đã bảo vệ thành công làm theo hướng nghiên cứu của đề tài (vượt 35 luận văn so với tiến độ đăng ký), hỗ trợ đào tạo 04 NCS trong đó có 01 NCS đã bảo vệ thành công luận án tiến sĩ (vượt 01 NCS, trong đó có NCS bảo vệ thành công) và nhiều kết quả khác. Như vậy, cho đến nay các sản phẩm đề tài vượt trội cả về số lượng và chất lượng, hoàn thành các nội dung trong kế hoạch của đề tài.
Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 19995/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.
