Nhà khoa học Việt tạo vật liệu cách nhiệt từ rác phế thải

Thế hệ Alpha là tên gọi dành cho những đứa trẻ sinh từ năm 2010 đến năm 2025. Cậu bé Đỗ Duy Minh Khang, học sinh trường Newton5 (Hà Nội) là một trong những đứa trẻ thuộc thế hệ Alpha này, mới 11 tuổi cậu đã biết 6 ngôn ngữ lập trình, tự thiết kế được website học tiếng Anh miễn phí và được nhận học bổng “Phát triển tài năng”.

PGS.TS Nguyễn Đăng Mão tại phòng làm việc ở Trường Ecole Supérieure du Bois, Nantes, Pháp.

Năm 2014 nhà nghiên cứu Nguyễn Đăng Mão đã quan tâm đến việc tìm ra phương pháp mới để chế tạo vật liệu cách nhiệt thân thiện với môi trường. Khi đó anh bắt đầu thực hiện nghiên cứu tiến sĩ tại Trường Đại học Savoie Mont Blanc, Pháp.

Đề tài anh chọn là sử dụng nguồn sợi thực vật tự nhiên từ các sản phẩm phụ nông nghiệp như sợi gỗ, sợi tre, sợi lanh, cây cải dầu và gỗ phế thải để tạo ra các loại vật liệu cách nhiệt mới để ứng dụng trong lĩnh vực xây dựng.

Đây cũng là lần đầu tiên các nguồn phế thải từ nông nghiệp được sử dụng để tạo vật liệu cách nhiệt và bắt đầu được ứng dụng. Anh Mão cùng cộng sự đã tìm cách tạo ra phụ gia (chất kết dính) và tính toán tỷ lệ phù hợp. Sau đó dùng máy ép gia nhiệt hoặc đổ khuôn (bê tông xốp độn sợi) để tạo các tấm vật liệu trong phòng thí nghiệm. Các thông số được tính toán và nghiên cứu để đảm bảo độ xốp, sự phân bố lỗ xốp, tính dẫn nhiệt theo các hướng khác nhau, truyền độ ẩm, tính hấp thu độ ẩm, độ bền cơ tính và nấm mốc.

PGS Mão cho biết, các dữ liệu cũng được nhóm sử dụng để phát triển các mô hình nhằm mô phỏng, tính toán và dự đoán về khả năng truyền nhiệt, độ ẩm của các vật liệu khi ứng dụng thực tế ở kích thước lớn như tường hay nhà. "Các vật liệu này có thể ứng dụng thực tế nhờ khả năng điều hòa độ ẩm và tính dẫn nhiệt thấp của chúng", anh nói.

Theo tác giả nghiên cứu, vì có nguồn gốc từ thực vật nên vật liệu có khả năng hấp thụ hoặc giải hấp độ ẩm khi điều kiện (nhiệt độ, độ ẩm) thay đổi. Đồng thời, các tấm vật liệu cách nhiệt có độ xốp cao làm giảm tính dẫn nhiệt, qua đó góp phần giảm sự thất thoát nhiệt ra bên ngoài. Các vật liệu này cũng làm giảm phát thải khí CO2 so với các vật liệu cách nhiệt truyền thống.

Sau gần 7 năm theo đuổi nghiên cứu, hiện nhóm đã tạo được sản phẩm và đang hợp tác với các doanh nghiệp để đẩy nhanh việc thương mại hóa. "Trong tương lai đây là vật liệu tiềm năng thay thế vật liệu cách nhiệt có nguồn gốc từ dầu mỏ gây ô nhiễm môi trường và không tái tạo", PGS Mão cho biết.

TS Mark Irle, nhà nghiên cứu cao cấp tại Phòng thí nghiệm LIMBHA, Trường Ecole Supérieure du Bois, Nantes, Pháp, đánh giá, nghiên cứu về vật liệu cách nhiệt sinh học từ gỗ phế thải, nguồn sợi thực vật tự nhiên của TS Mão mang tính đột phá vì chúng là vật liệu phát triển bền vững, ứng dụng thực tế với hiệu quả cao.

"Các thiết kế tận dụng hiệu suất nhiệt ẩm của vật liệu để giảm đáng kể mức năng lượng tiêu thụ, cải thiện sự thoải mái cho người ở mà vẫn đảm bảo tính kết cấu, thẩm mỹ của công trình", TS Mark Irle nói.

Theo PGS. TS Lorena Freitas-Dutra, Đại học Picardie Jules Verne, Pháp, các chuyên gia trên thế giới đang tìm cách giảm phát thải carbon, theo đó vật liệu cách nhiệt sinh học ứng dụng trong xây dựng rất được quan tâm. Bà cho rằng, nghiên cứu tác động mạnh mẽ đến "vấn đề năng lượng toàn cầu, sức khỏe cộng đồng và phát triển bền vững trong bối cảnh biến đổi khí hậu như hiện nay".

Nghiên cứu sinh người Pháp, Nils Frantz được PGS.TS Nguyễn Đăng Mão đồng hướng dẫn luận án tiến sĩ năm thứ 2.

Hiện anh Mão đảm nhiệm vị trí Phó giáo sư phụ trách lĩnh vực năng lượng và nhiệt trong xây dựng tại Trường Ecole Supérieure du Bois, Nantes. Đây là một trong hai trường đào tạo về gỗ và vật liệu thân thiện môi trường lâu đời tại Pháp (kể từ 1934). Bên cạnh việc giảng dạy, anh là chủ nhiệm đề tài và tham gia vào nhiều dự án hợp tác với các phòng thí nghiệm, viện nghiên cứu lớn của Pháp. "Kết quả từ những nghiên cứu này đang được các công ty xây dựng của Pháp đưa vào ứng dụng, trong đó có vật liệu cách nhiệt", anh nói.

Anh cho hay, nhóm vẫn tiếp tục phát triển các nghiên cứu về vật liệu cách nhiệt từ gỗ rác thải và sợi tự nhiên khác, đẩy mạnh ứng dụng thực tiễn. PGS Mão hiện sở hữu một bằng độc quyền sáng chế quốc tế về chế tạo các hạt silica vô định hình ở kích thước nhỏ và đồng đều để ứng dụng làm tăng tính chất cơ học cho vật liệu polymer nanocomposites. Anh có hơn 30 bài báo và chương sách đã công bố trên tạp chí khoa học quốc tế. Ngoài ra, anh còn đảm nhiệm vị trí phó biên tập và thành viên ban biên tập của một số tập san quốc tế uy tín trong chuyên ngành.