Phòng Hóa lý vật liệu phi kim loại

DANH SÁCH TẤT CẢ THÀNH VIÊN

CÁC THÀNH TỰU CHÍNH

1.  Cáp điện lực cao cấp lõi đồng sử dụng vật liệu bọc cáp nanocompozit trên nền nhựa polyvinyl clorua (PVC), gia cường bằng hạt nano-Al₂O₃ có kích thước nanomet, đã được biến tính bề mặt bằng tác nhân silan 3-(trimethoxysilyl) propyl methacrylate (MPTS), nhằm nâng cao tính chất cách điện và độ bền nhiệt của vật liệu. Khi sử dụng hàm lượng 0,75% khối lượng nano-Al₂O₃ biến tính, vật liệu đạt được tính chất vượt trội: điện áp đánh thủng tăng 1,75 lần (đạt 92,01 kV/mm), điện trở bề mặt tăng 177 lần (đạt 6,92×10¹⁴ Ω/sq), và điện trở suất thể tích tăng 263 lần (đạt 7,38×10¹⁴ Ω·cm) so với PVC nguyên sinh. Mặc dù chi phí sản xuất phần vỏ cáp có tăng nhẹ do bổ sung khoảng 250 gram nano-Al₂O₃ biến tính cho mỗi 1000 mét cáp tiết diện 6 mm², sản phẩm cho thấy hiệu quả kinh tế vượt trội nhờ tuổi thọ sử dụng kéo dài gấp 3 lần so với cáp PVC truyền thống. Điều này góp phần giảm đáng kể chi phí bảo trì và thay thế trong quá trình vận hành lâu dài, đồng thời nâng cao độ tin cậy trong hệ thống truyền tải điện hiện đại.
 

Hình 1. Cáp điện 2 lõi cách điện 0,6/1 kV loại tiết diện 6 mm2 và 10 mm2 sử dụng vật liệu polyme compozit PVC/n-Al2O3 biến tính

2.  Hệ sơn phủ trên cơ sở polyme nhũ tương và khả năng ứng dụng trong các lĩnh vực xây dựng, kiến trúc. Nhờ sử dụng các phụ gia nanosilica và nano TiO2 biến tính hữu cơ, nano Ag, nano Cu2O, Ag-Zn/zeolite, OIT, hệ sơn gồm lớp sơn lót, lớp sơn phủ nền nhựa acrylic nhũ tương có khả năng chống nóng, bền mài mòn – rửa trôi, ức chế phát triển của vi khuẩn, rêu, nấm mốc tốt như quy định tại tiêu chuẩn TCVN 8652:2012, ứng dụng có hiệu quả trong các lĩnh vực xây dựng, kiến trúc.
 

Hình 2. Biến đổi nhiệt độ tại buồng thử nghiệm được sơn hệ sơn lót và sơn phủ đa chức năng
của đề tài và buồng đối chứng trong khoảng thời gian thử nghiệm từ 5 giờ - 19 giờ ngày 27/6/2022

3.  Ống gân xoắn chống cháy và ống gân xoắn bền thời tiết trên nền nhựa HDPE/EVA. Dựa trên việc xử lý và biến tính thành công thạch cao phế thải (TCPT) từ nhà máy DAP Đình Vũ – Hải Phòng với ethylene bis stearamide (EBS) ở quy mô 100 kg/mẻ, nhóm nghiên cứu đã phát triển hai dòng sản phẩm ống gân xoắn riêng biệt: ống gân xoắn chống cháy và ống gân xoắn bền thời tiết thân thiện với môi trường và với chi phí chế cạnh tranh. Ống gân xoắn chống cháy được chế tạo từ nguyên liệu polyme nền HDPE/EVA chứa tổ hợp phụ gia gồm TCPT biến tính kết hợp với phụ gia chống cháy. Sản phẩm đạt yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 7997:2009, thể hiện khả năng chống cháy hiệu quả với thời gian tắt cháy <15 giây, phù hợp cho ứng dụng trong các môi trường yêu cầu an toàn cháy nổ cao. Trong khi đó, ống gân xoắn bền thời tiết được phát triển trên cùng nền nhựa, bổ sung hệ phụ gia ổn định gồm TCPT biến tính kết hợp với phụ gia bền thời tiết HALS và UVA. Sản phẩm có tuổi thọ ngoài trời trên 2 năm với màu sắc thay đổi không đáng kể, tính chất cơ học ổn định, đáp ứng các yêu cầu khắt khe về độ bền thời tiết và phù hợp với tiêu chuẩn TCVN 7997:2009.

4.  Sơn chống hà. Các hệ sơn chống hà được sản xuất với quy mô 50kg/mẻ với các chất tạo màng là nhựa siloxane và nhựa vinyl clorua - vinyl izo butyl ether chứa các phụ gia nano và micro. Trong đó, các phụ gia gia cường được sử dụng là các hạt nano TiO2 và nano ZrO2 biến tính silan hữu cơ, phụ gia kháng khuẩn được sử dụng là Irraguard B, Iragol, Rocima, phụ gia chống hà là nano Cu2O. Các lớp phủ được tạo ra từ các hệ sơn này có tính chất cơ học tốt, cấu trúc đồng đều, bền với mù muối và bền UV – nhiệt ẩm, kháng vi khuẩn biển và kháng màng sinh học. Các hệ sơn đã được thử nghiệm đánh giá khả năng chống hà cho nền thép trong nước biển tự nhiên tại Vụng Oản, TP Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh, kết quả cho thấy sau 21 tháng thử nghiệm trong nước biển tự nhiên, diện tích bị phá huỷ < 30 %, cho thấy khả năng chống hà của hệ sơn trên nền kết cấu thép đạt trên 21 tháng.

5.  Vật liệu dẫn truyền thuốc/hoạt chất/dược chất trên cơ sở các polymer sinh học, vật liệu sinh học trên cơ sở collagen, chitosan ứng dụng làm vật liệu cầm máu, vật liệu xi măng xương chứa hydroxyapatite ghép polymethyl methacrylate (PMMA).

Nhằm cải thiện sinh khả dụng, khả năng hấp thu của dược chất/hoạt chất vào trong cơ thể, tăng khả năng điều trị bệnh, nhóm nghiên cứu đã áp dụng các kỹ thuật chế tạo vật liệu tiên tiến (in 3D, phun sợi điện, vi nhũ tương) để phát triển các hệ vật liệu dẫn truyền thuốc hiệu quả với chất mang là các polymer sinh học, có khả năng tương thích và hoà hợp sinh học với dịch cơ thể người cao. Nano hoá các vật liệu polymer sinh học, nguồn gốc thiên nhiên mang hoạt chất/dược chất là một bước tiến đáng kể để tăng độ hoà tan, tăng khả năng giải phóng của dược chất, đồng thời kiểm soát giải phóng, tăng hiệu quả điều trị, giúp người bệnh hấp thu thuốc tốt hơn cũng như giảm số lần, số liều dùng thuốc trong ngày. Các polymer sinh học đã được nghiên cứu làm vật liệu mang thuốc như polylactic acid, chitosan, alginate, carrageenan, collagen (từ vảy cá), polycaprolactone, xanthan gum. Các polymer này có khả năng mang tốt các loại dược chất/hoạt chất như nifedipine (điều trị bệnh tim mạch), lovastatin (điều trị giảm cholesterol), allopurinol (điều trị giảm acid uric trong máu), chrysophanol (hoạt chất có tác dụng kháng viêm, điều trị bệnh tiểu đường), hydroquinone (điều trị bệnh sốt rét)… Các tương tác vật lý giữa các nhóm chức hoạt động trong polymer với các nhóm chức trong dược chất/hoạt chất giúp cho các vi hạt nano hoạt động hiệu quả trong các môi trường pH khác nhau, đồng thời kiểm soát được hàm lượng dược chất/hoạt chất giải phóng. Các kết quả thử nghiệm in-vivo trên chuột cho thấy các vi hạt nano polymer mang dược chất/hoạt chất không gây độc tính cấp và độc tính bán trường diễn trên chuột ở liều thử nghiệm. Đồng thời, các hệ này phát huy hiệu quả ưu việt trong điều trị bệnh tim mạch, giảm cholesterol và giảm acid uric trong máu khi so sánh với các dược chất đối chứng.

Vật liệu sinh học trên cơ sở sợi collagen tự nhiên biến tính, các hoạt chất ginsenoside Rb1, polyphenol trà hoa vàng được chế tạo thành công bằng phương pháp in 3D ở quy mô phòng thí nghiệm. Trong quá trình in 3D, kích thước mẫu in, độ dày lớp in, độ rộng đường in, độ điền đầy, tốc độ in được thiết kế tùy thuộc vào hình dạng sản phẩm mong muốn. Sản phẩm màng sinh học in 3D có chiều dày đồng đều, độ bền cơ học cao, khả năng kháng viêm, kháng khuẩn và cầm máu tốt. Bên cạnh đó, cùng với việc khai thác các hoạt chất sinh học, thì việc tìm kiếm, nghiên cứu và phát triển các loại dịch chiết thực vật, cao chiết thực vật cũng mang đến nhiều kết quả khả quan trong việc kết hợp cùng các polymer sinh học ứng dụng làm vật liệu cầm máu và chữa lành vết thương.

Xi măng xương đã được nghiên cứu chế tạo với thành phần chính là hydroxyapatite biến tính vinyltrimethoxysilane (vHAP-BC) hoặc hydroxyapatite ghép PMMA (gHAP-BC) và được so sánh với hydroxyapatite ban đầu (oHAP-BC). Các tính chất đóng rắn, uốn và nén của các loại xi măng xương này được đánh giá theo tiêu chuẩn ISO 5833:2002. Kết quả thu được cho thấy nhiệt độ trong quá trình đóng rắn của xi măng xương biến tính HAP (HAP-BCs) giảm từ 64,9 xuống còn 60,8 °C và thời gian đóng rắn tăng từ 8,1 lên 14,0 phút khi hàm lượng HAP tăng từ 0 đến 15% khối lượng. Các nhóm vHAP-BC và gHAP-BC thể hiện tính chất cơ học cao hơn các giá trị yêu cầu trong tiêu chuẩn ISO 5833. Hình ảnh hiển vi điện tử cho thấy các hạt nano vHAP và gHAP phân tán tốt hơn trong nền PMMA đã trùng hợp so với các hạt nano oHAP. Phân tích FTIR chỉ ra sự tương tác phân cực giữa các nhóm PO₄ của hạt nano HAP và các nhóm este của nền PMMA đã trùng hợp. Các biểu đồ DSC cho thấy việc bổ sung gHAP vào xi măng xương PMMA với hàm lượng dưới 10% khối lượng có thể làm tăng nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh (Tg) khoảng 2,4 °C.

CÁC CÔNG BỐ TIÊU BIỂU

1.  Mai Duc Huynh, Tran Huu Trung, Vu Manh Tuan, Nguyen Thi Thu Trang, Tran Thi Mai, Nguyen Huu Dat, Do Van Cong, Doan Thi Yen Oanh, Luong Nhu Hai, Vu Dinh Ngo, Nguyen Vu Giang*, The infuence of silane-grafted aluminum oxide nanoparticles on the interfacial interaction phase and electric performance of polyvinyl chloride-based nanocomposite, Polymer Bulletin, 81 (2024) 11145–11171.

2.  Vu Manh Tuan, Nguyen Huu Dat, Mai Duc Huynh, Tran Huu Trung, Do Van Cong, Nguyen Thi Thai, Pham The Long, Luong Nhu Hai, Dam Xuan Thang, Nguyen Vu Giang*, Morphology, mechanical performance and flame resistance of acrylonitrile butadiene styrene (ABS)/polyphenylene oxide (PPO) blends incorporated with halloysite nanoclay and polyphenylene ether-grafted maleic anhydride, Polymer Bulletin, 9/2024.

3. Thuy Chinh Nguyen, Thi Kim Anh Nguyen, Dinh Hieu Vu, Thanh Thuy Tran, Thi Thuy Trang Truong, Tien Duc Pham, Hoang Thai*, Reuse efficiency yellow phosphorus slag in a combination with copper (I) oxide as a novel antibacterial additive and adsorbent: experimental consideration and modeling, Journal of Environmental Chemical Engineering 12 (2024) 112856.

4.  Tien Dung Nguyen, Thuy Chinh Nguyen, Xuan Thai Nguyen, Thi Kim Anh Nguyen, Thao Linh Bui, Thanh Thuy Tran, Hoang Thai*, Eco-friendly synthesis of hydrotalcite-Ag nanosheets using Areca catechu L. nut extract and its antibacterial activity, Journal of Science: Advanced Materials and Devices 9 (2) (2024) 100678.

5. Thuy Chinh Nguyen, Phi Hung Dao, Quoc Trung Vu, Anh Hiep Nguyen, Xuan Thai Nguyen, Thi Ngoc Lien Ly, Thi Kim Ngan Tran, Hoang Thai*, Assessment of characteristics and weather stability of acrylic coating containing surface modified zirconia nanoparticles, Progress in Organic Coatings 163 (2022) 106675.

6.  Nguyen Thuy Chinh, Vu Quoc Manh, Thai Hoang*, Kavitha Ramadass, C.I. Sathish, Vu Quoc Trung, Tran Thi Kim Ngan and Ajayan Vinu, Optimizing the component ratio to develop the biocomposites with carrageenan/collagen/allopurinol for the controlled drug release, Journal of Drug Delivery Science and Technology, 68 (2022) 102697.

7.  Thái Hoàng, Đào Phi Hùng, Nguyễn Thuý Chinh, Nguyễn Anh Hiệp, Trần Đại Lâm, Vũ Quốc Trung, Đinh Thị Mỹ Bình, Bằng Độc quyền sáng chế “Phương pháp sản xuất hệ sơn phủ lai hữu cơ – vô cơ và hệ sơn thu được từ phương pháp trên có khả năng chống nóng, bền mài mòn và kháng khuẩn”, Cục Sở hữu trí tuệ, số 35923, Quyết định cấp bằng số 26112/QĐ-SHTT.IP ngày 04/05/2023.

8.  Nguyễn Vũ Giang, Thái Hoàng, Mai Đức Huynh, Trần Hữu Trung, Bằng độc quyền Giải pháp hữu ích: “Phương pháp sản xuất vật liệu nhựa compozit/HDPE/EVA chống cháy và vật liệu thu được từ phương pháp này”, Cục Sở hữu trí tuệ, số 3136, Quyết định số 3372w/QĐ-SHTT ngày 23/02/2023.

9.  Nguyễn Thúy Chinh, Thái Hoàng, Hoàng Trần Dũng, Bằng Độc quyền sáng chế “Phương pháp chế tạo vật liệu cầm máu trên cơ sở collagen từ vảy cá được biến tính hoá học”, Cục Sở hữu trí tuệ, số 34692, Quyết định số 21509w/QĐ-SHTT ngày 14/12/2022.

10.  Nguyễn Vũ Giang, Mai Đức Huynh, Trần Hữu Trung, Bằng độc quyền Giải pháp hữu ích “Quy trình chế tạo lớp phủ chống phản xạ và nền bao gồm lớp phủ chống phản xạ”, Cục Sở hữu trí tuệ, số 3021, Quyết định số 20406w/QĐ-SHTT, ngày 24/11/2022.

TRANG THIẾT BỊ CHÍNH