Mới đây, trong một lần nghe cô giáo giảng về vật liệu aerogel siêu nhẹ, Phạm Thế Vinh – sinh viên năm 4 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (Đại học Bách khoa Hà Nội) đã rất ngạc nhiên về công dụng xử lý môi trường của vật liệu này. Mong muốn có thể cải tiến, tạo nên một loại vật liệu có khả năng giúp xử lí nguồn nước bị tác động bởi xăng dầu, Phạm Thế Vinh cùng 3 người bạn của mình đã chế tạo nên vật liệu aerogel có thể hấp thụ xăng dầu trong nước nhanh chóng chỉ từ rơm rạ, bã mía, lá dứa.
Tháng 6 năm 2020, Vinh cùng với ba bạn trong lớp gồm Vũ Hữu Hòa, Nguyễn Thế Phong, Phạm Thị Hương Giang bắt đầu tìm hiểu để có thể bắt tay vào chế tạo vật liệu aerogel siêu nhẹ này.
Biết được vật liệu này có thể được tạo ra từ phụ phẩm nông nghiệp và thông qua khảo sát thị trường, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng các nguyên vật liệu cần thiết để chế tạo nên aerogel rất dễ tìm. Nguồn nguyên liệu chủ yếu chỉ cấu tạo nên từ rơm rạ, bã mía, lá dứa, tuy nhiên sau chế tạo lại có thể thu được thành phẩm có giá trị rất cao.
Quy trình chế tạo aerogel
Để chế tạo nên vật liệu siêu nhẹ có khả năng lọc nước nhiễm xăng dầu, nhóm nghiên cứu bắt đầu thu thập bã mía, lá dứa và rơm rạ để mang về phòng thí nghiệm. Họ cắt nhỏ các nguyên liệu và rồi xay nhỏ chúng thành bột để thu gom chất cellulose. Sau đó nhóm sử dụng chất kiềm NaOH ở mức độ an toàn để loại bỏ những tạp chất khi tạo nên thành phẩm. Cellulose rồi được pha trộn với một loại chất tạo độ liên kết. Hỗn hợp gel này được đưa vào máy chiết siêu âm trong điều kiện 80 độ C.
Cuối cùng là công đoạn đông khô. Thế Phong – một thành viên trong nhóm nghiên cứu – chia sẻ rằng công đoạn cuối cùng này sẽ quyết định đến chất lượng của vật liệu, bởi vật liệu tốt yêu cầu phải loại bỏ chất lỏng bên trong hỗn hợp gel mà không phá vỡ cấu trúc rắn bên ngoài vật liệu.
Nhiều lần thử với các phương pháp đông khô khác nhau, Vinh và cộng sự đã chọn cách sấy thăng hoa với ưu điểm dễ kiểm soát nhiệt độ và chất lượng vật liệu. Hỗn hợp gel được giữ ổn định 24 giờ ở mức nhiệt 40 độ C và sau đó được đưa vào máy đông khô.
Tiềm năng phát triển cao
Sau 3 ngày, vật liệu aerogel mà nhóm chế tạo nên có độ xốp cao tới 99%, khối lượng riêng nhỏ, siêu nhẹ. Qua thử nghiệm về khả năng hấp thụ xăng dầu trong nước cho thấy rằng 1 gram aerogel có thể hấp phụ 16-18 gram dầu và 17 gram xăng.
Về thương mại, vật liệu này hoàn toàn có tiềm năng thay thế vật liệu hút dầu không thân thiện với môi trường hiện nay như polypropylene. Ngoài ra, với đặc tính vượt trội về khối lượng, độ xốp và khả năng hấp phụ tốt, aerogel cũng có thể dùng để lọc bụi bẩn trong nước sinh hoạt.
Phạm Thế Vinh – thành viên nhóm nghiên cứu cho biết: “Vật liệu mới được hoàn thiện ở quy mô phòng thí nghiệm, việc điều chế với số lượng lớn còn hạn chế, phụ thuộc thiết bị nhà trường.” Ngoài ra, Vinh cũng tiết lộ rằng hiện đã có một đơn vị trao đổi với giáo viên hướng dẫn của nhóm để hỗ trợ cải tiến và phát triển sản phẩm này.
