Phát triển sensor và bộ lọc khí trên cơ sở vật liệu gốm điện giữa Amrec, Sirim BHD Malaysia và Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

ViÖn khoa häc vµ c«ng nghÖ viÖt nam

ViÖn khoa häc vËt liÖu

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ c«ng nghÖ ®Ò tµi

Ph¸t triÓn sensor vµ bé läc khÝ trªn

c¬ së vËt liÖu gèm ®iÖn gi÷a amrec,

sirim bhd malaysia vµ viÖn khoa häc

vËt liÖu (viÖn kh&cn viÖt nam)

Chñ nhiÖm ®Ò tµi: gs.tskh . ®µo kh¾c an

6431

27/7/2007

Hµ Néi- 2006

BKH&CN

VKHVL

BKH&CN

VKHVL

BKH&CN

VKHVL

Bé khoa häc vµ c«ng nghÖ

ViÖn khoa häc vμ c«ng nghÖ viÖt nam

ViÖn khoa häc vËt liÖu

18 Hoμng Quèc ViÖt, CÇu GiÊy, Hμ Néi

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vμ kü thuËt ®Ò tμi:

Tªn ®Ò tμi :

Ph¸t triÓn sensor vμ bé läc khÝ trªn c¬ së vËt liÖu gèm ®IÖn

gi÷a AMREC, SIRIM Bhd Malaysia vμ ViÖn Khoa häc vËt liÖu,

ViÖn KH&CNVN

(Development of gas Sensor and gas filter based on Electro-ceramic Materials between

AMREC, SIRIM Bhd Malaysia and IMS, VAST Vietnam)

GS.TSKH. §μo Kh¾c An

Hμ Néi 2006

1

Bé khoa häc vμ c«ng nghÖ

ViÖn khoa häc vμ c«ng nghÖ viÖt nam

ViÖn khoa häc vËt liÖu

18 Hoμng Quèc ViÖt, CÇu GiÊy, Hμ Néi

B¸o c¸o tãm t¾t tæng kÕt khoa häc vμ kü thuËt ®Ò tμi:

Tªn ®Ò tμi :

Ph¸t triÓn sensor vµ bé läc khÝ trªn c¬ së vËt liÖu gèm ®IÖn gi÷a

AMREC, SIRIM Bhd Malaysia vµ ViÖn Khoa häc vËt liÖu, ViÖn KH&CNVN

(Development of gas Sensor and gas filter based on Electro-ceramic Materials between

AMREC, SIRIM Bhd Malaysia and IMS, VAST Vietnam)

GS.TSKH. §µo Kh¾c An

Phßng NC&PT Sensor, ViÖn KHVN, ViÖn KH&CN VN

Hμ Néi, 2006

Tµi liÖu ®−îc viÕt xong t¹i ViÖn KHVL ngµy 26 th¸ng 12 n¨m 2006

Tµi liÖu nµy ®−îc viÕt trªn c¬ së kÕt qu¶ thùc hiÖn ®Ò tµi Khoa häc c«ng nghÖ Hîp t¸c theo nghÞ ®Þnh th− gi÷a

ViÖt Nam – Malaysia giai ®o¹n 2004 – 2006 do GS. TSKH. §µo Kh¾c An chñ nhiÖm. Tµi liÖu còng ®−îc sö dông

®Ó b¶o vÖ t¹i c¸c héi ®ång nghiÖm thu cÊp c¬ së vµ cÊp nhµ n−íc.

C¸c sè liÖu vμ kÕt qu¶ cã tÝnh b¶n quyÒn thuéc nhãm t¸c gi¶ vμ c¬ quan chñ tr× lμ ViÖn KHVL.

Kh«ng ®−îc phÐp sao chÐp tμi liÖu ë bÊt cø d¹ng nμo.

2

1. Danh s¸ch nh÷ng ng−êi thùc hiÖn vµ phèi hîp thùc hiÖn ®Ò tµi

TT Hä vµ tªn C¬ quan c«ng t¸c PhÇn c«ng

viÖc ®∙

tham gia

Sè thêi

gian cho

phÇn c«ng

viÖc / ®Ò tµi

A Chñ nhiÖm ®Ò tµi

GS.TSKH. §µo Kh¾c An

Phßng NC&PT Sensor -

VKHVL

Toµn bé ®Ò

tµi (tõ phÇn

1-9)

∼ 70% sè

thêi gian

cho toµn bé

®Ò tµi

B C¸n bé tham gia ®Ò tµi §Þa chØ Thêi gian

tham gia

2 TS. Phan ViÖt Phong Phßng NC&PT Sensor

ViÖn KHVL

C¸c phÇn

4.2.3.2.1 a);

4.2.3.2.2..a)

4.2.3.2..6)

∼ 5%

∼ 20%

∼5%

4 TS. Lª Hoµng Mai Phßng NC&PT Sensor

ViÖn KHVL

Chñ tr× nh¸nh

4.2.3.2.1 a)

∼ 10%

5 KSC. NguyÔn ThÞ Thu Hµ Phßng NC&PT Sensor

ViÖn KHVL

PhÇn

4.2.3.2.1 a)

∼ 10%

6 KS. Lª Hång Hoa Phßng NC&PT Sensor

ViÖn KHVL

PhÇn

4.2.3.2.1 a)

∼ 15 %

7 CN. NguyÕn NghÜa Tµi Phßng NC&PT Sensor

ViÖn KHVL

4.2.3.2.5.)

4.2.3.2..6) ∼ 60 %

8 KS. Phan Anh TuÊn Phßng NC&PT

SensorViÖn KHVL

4.2.3.2.3.)

4.2.3.2.5)

4.2.3.2..6)

5 (5.1; 5.2)

∼ 5

∼20%

∼ 60%

9 TS TrÇn ThÞ §øc ViÖn VËt lý øng dông vµ

thiÕt bÞ khoa häc

Chñ tr× nh¸nh

4.2.3.2.1 c);

4.2.3.2.2.b)

4.2.3.2.4. b)

4.2.3.2..6)

∼ 40 %

∼ 40 %

∼ 40 %

∼ 5 %

10 TS. Lª Träng TÜnh ViÖn VËt lý øng dông vµ

thiÕt bÞ khoa häc

4.2.3.2.1 c);

4.2.3.2.2.b) ∼ 5%

11 Vò ThÞ Mü H¹nh ViÖn VËt lý øng dông vµ

thiÕt bÞ khoa häc

4.2.3.2.1 c);

4.2.3.2.2.b)

4.2.3.2.4. b)

∼ 10%

12 NguyÔn §×nh Dòng ViÖn VËt lý øng dông vµ

thiÕt bÞ khoa häc

4.2.3.2.1 c);

4.2.3.2.2.b) ∼ 5%

13 TS. Lª V¨n Vò & céng sù

(NguyÔn Xu©n Chung)

Khoa VËt lý, §H Khoa

häc tù nhiªn

Chñ tr× nh¸nh

Mét phÇn cña

4.2.3.2.3.)

∼ 50%

∼ 30% (®o)

3

2. Tãm t¾t

Sau khi ViÖt Nam ®æi míi vµ héi nhËp vµo khèi ASEAN nhiÒu ho¹t ®éng hîp t¸c víi c¸c

n−íc ASEAN trong ®ã cã c¸c ho¹t ®éng hîp t¸c vÒ Khoa häc c«ng nghÖ ®· ®−îc h×nh thµnh

vµ dÇn dÇn ph¸t triÓn. V× tr×nh ®é ph¸t triÓn KHCN cña mçi n−íc trong khèi ASEAN kh«ng

®ång ®Òu nªn viÖc hîp t¸c KHCN gi÷a ViÖt Nam vµ c¸c n−íc trong ASEAN còng kh«ng

gièng nhau.

Tõ tr−íc nh÷ng n¨m 2000, nhiÒu ho¹t ®éng ®µm ph¸n trao ®æi hîp t¸c vÒ KHCN ®·

®−îc tiÕn hµnh m¹nh mÏ vµ réng r·i. C¸c TiÓu ban hîp t¸c vÒ KHCN gi÷a hai n−íc th«ng qua

Bé KHCN cña mçi n−íc ®· ®−îc thµnh lËp, nhiÒu ®oµn c¸n bé KHCN cña mèi bªn ®· cã c¸c

trao ®æi hîp t¸c trªn c¸c lÜnh vùc kh¸c nhau.

ViÖn Khoa häc VËt liÖu (VKHVL), ViÖn Khoa häc C«ng nghÖ ViÖt Nam (VKHCN VN)

còng ®· cã nhiÒu ®oµn tham quan mét sè n−íc ASEAN trong ®ã cã Malaysia. C¸c ho¹t ®éng

hîp t¸c gi÷a ViÖn Khoa häc VËt liÖu, ViÖn KHCN VN vµ Trung T©m vËt liÖu tiªn tiÕn thuéc

ViÖn nghiªn cøu vÒ tiªu chuÈn c«ng nghiÖp Malaysia (AMREC-SIRIM Bhd) ®· ®−îc ph¸t

triÓn m¹nh tõ nh÷ng n¨m 2001 trë l¹i ®©y. Tõ n¨m 2004 mét sè ®Ò tµi KHCN hîp t¸c theo con

®−êng nghÞ ®Þnh th− ®· ®−îc triÓn khai gi÷a ViÖt Nam vµ Malaysia trong ®ã cã ®Ò tµi “Ph¸t

triÓn sensor vµ bé läc khÝ trªn c¬ së vËt liÖu gèm ®iÖn gi÷a AMREC, SIRIM Bhd Malaysia

vµ ViÖn Khoa häc vËt liÖu, ViÖn KH&CNVN” (Development of gas Sensor and gas filter

based on Electro-ceramic Materials between AMREC, SIRIM Bhd Malaysia and IMS,

VAST Vietnam).

B¶n b¸o c¸o nµy tr×nh bµy nh÷ng nÐt chÝnh vÒ kÕt qu¶ hîp t¸c Khoa häc c«ng nghÖ theo

nghÞ ®Þnh th− gi÷a AMREC, SIRIM Bhd Malaysia vµ ViÖn Khoa häc VËt liÖu, ViÖn

KH&CNVN.

4

B¶ng chó gi¶i c¸c ch÷ viÕt t¾t vµ gi¶i thÝch kh¸i niÖm

• KHCN: Khoa häc c«ng nghÖ

• ViÖn KHVL: ViÖn Khoa häc VËt liÖu

• ViÖn KH&CN VN: ViÖn Khoa häc Vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam

• Bé KH&CN: Bé Khoa häc vµ c«ng nghÖ

• Phßng NC&PT Sensor: Phßng Nghiªn cøu vµ Ph¸t triÓn linh kiÖn c¶m biÕn

• MXLKK: m¸y xö lÝ kh«ng khÝ

• AMREC-SIRIM: Advanced Material Research Center, Standard Industry Research

Institute of Malaysia

• B.1... B.n : lµ kÝ hiÖu b−íc c«ng nghÖ thø 1,... b−íc c«ng nghÖ thø n trong quy tr×nh c«ng

nghÖ .

5

3. Môc lôc

1. Danh s¸ch nh÷ng ng−êi thùc hiÖn vμ phèi hîp thùc hiÖn

2. Tãm t¾t

B¶ng chó gi¶i c¸c ch÷ viÕt t¾t vµ gi¶i thÝch kh¸i niÖm

3. Môc lôc

4. PhÇn chÝnh b¸o c¸o

4.1. Lêi nãi ®Çu

4.2. Néi dung chÝnh cña b¸o c¸o

4.2.1. T×nh h×nh nghiªn cøu trong vµ ngoµi n−íc

4.2.2. Lùa chän ®èi t−îng nghiªn cøu

4.2.3. Nh÷ng néi dung ®· thùc hiÖn

4.2.3.1. C¸c s¶n phÈm chÝnh cña ®Ò tµi cÇn thùc hiÖn

1. S¶n phÈm ë d¹ng quy tr×nh c«ng nghÖ: 02 quy tr×nh c«ng nghÖ

2. S¶n phÈm ë d¹ng vËt liÖu mµng máng

3. MÉu Sensor nh¹y khÝ «z«n (d¹ng mÉu ®Çu tiªn - 1 th prototype)

4. M¸y ®o nång ®é khÝ «zon

5. Bé läc (filter unit) xö lÝ kh«ng khÝ « nhiÔm

6. ThiÕt bÞ thö nghiÖm xö lÝ kh«ng khÝ « nhiÔm

7. C¸c s¶n phÈm kh¸c ( tµi liÖu KHCN vµ ®µo t¹o )

4.2.3.2. B¸o c¸o kÕt qu¶ vÒ c¸c s¶n phÈm chÝnh cña ®Ò tµi ®∙ ®¹t ®−îc

A) C¸c s¶n phÈm KHCN theo Hîp ®ång sè 27/2004/H§-N§T

4.2.3.2.1) S¶n phÈm vÒ Quy tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o vËt liÖu mµng máng In2O 3 xèp

cã cÊu tróc nanomÐt

a) Quy tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o mµng In2O3 ch−a pha t¹p chÊt

b) Quy tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o mµng In2O3

pha t¹p chÊt Ni b»ng ph−¬ng ph¸p

phun tÜnh ®iÖn

c) C«ng nghÖ chÕ t¹o mµng TiO2 quang xóc t¸c b»ng ph−¬ng ph¸p sol-gel

4.2.3.2. 2) Mét sè s¶n phÈm vÒ mµng vËt liÖu In2O3, TiO2

a) VËt liÖu mµng In2O3 ch−a pha t¹p vµ pha t¹p Ni

b) VËt liÖu TiO2 ë d¹ng Sol vµ mµng trªn mét sè vËt liÖu

6

4.2.3.2.3) S¶n phÈm vÒ chÕ t¹o c¸c Sensor nh¹y khÝ (1 th prototype)

a) Nghiªn cøu chÕ t¹o mask cã ®iÖn cùc r¨ng l−îc mÆt tr−íc vµ vi bÕp ®èt mÆt sau

b) ChÕ t¹o sensor vµ kh¶o s¸t mét sè ®Æc tÝnh

c) ChÕ t¹o thö nghiÖm m¸y ®o «zon (kh«ng cã trong nhiÖm vô ®Ò tµi )

4.2.3.2.4) S¶n phÈm vÒ chÕ t¹o bé läc TiO2 cho m¸y xö lÝ kh«ng khÝ « nhiÔm

a) ThiÕt kÕ kÝch th−íc bé läc

b) S¶n phÈm vÒ bé läc

4.2.3.2.5) Nghiªn cøu chÕ t¹o m¸y xö lÝ kh«ng khÝ « nhiÔm lo¹i c«ng suÊt nhá

(m¸y khö mïi, model: Sensor 14/VKHVL-2006)

a) CÊu t¹o m¸y xö lý kh«ng khÝ lo¹i nhá vµ kh¶o s¸t mét sè tÝnh chÊt

b) KÕt qu¶ ®o diÖt vi khuÈn cña m¸y khö mïi model : Sensor 14/VKHVL-2006

c) §o kh¶ n¨ng diÖt khuÈn cña m¸y t¹i ViÖn C«ng nghÖ sinh häc, ViÖn

KHCNVN

d) §o kh¶ n¨ng xö lý mét vµi lo¹i khÝ ®éc t¹i ViÖn Khoa häc VËt liÖu, ViÖn

KHCNVN

e) Kh¶ n¨ng øng dông cña m¸y xö lý kh«ng khÝ « nhiÔm c«ng suÊt nhá

4.2.3.2.6) S¶n phÈm vÒ nghiªn cøu chÕ t¹o m¸y xö lý kh«ng khÝ « nhiÔm cã c«ng

suÊt lín (Ký hiÖu: Sensor 10 DKA/VKHVL )

a) ThiÕt kÕ s¬ bé cÊu t¹o cña m¸y

b) §o ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng diÖt vi khuÈn vµ nÊm mèc cña m¸y XLKK lo¹i c«ng

suÊt lín

c) §o kh¶ n¨ng xö lý mét vµi lo¹i khÝ ®éc

d) Kh¶ n¨ng øng dông cña m¸y xö lý kh«ng khÝ « nhiÔm c«ng suÊt lín.

e) KiÓm tra kh¶o s¸t vµ chøng nhËn kh¶ diÖt khuÈn t¹i ViÖn VÖ sinh dÞch tÔ Trung

¦¬ng, Bé Y tÕ vµ t¹i ViÖn C«ng nghÖ Sinh häc, ViÖn KHCN VN

B) Danh môc c¸c kÕt qu¶ KH&CN kh¸c theo Hîp ®ång sè 27/2004/H§-N§T

4.2.3.2.7) C¸c ho¹t ®éng trao ®æi hîp t¸c víi ®èi t¸c Malaysia

a) C¸c ho¹t ®éng hîp t¸c víi ®èi t¸c

b) Mét sè h×nh ¶nh vÒ ho¹t ®éng quèc tÕ víi ®èi t¸c Malaysia tõ n¨m 2004-

2006 nh−: tham quan trao ®æi kinh nghiÖm, thùc tËp chuyªn m«n t¹i VN,....

4.2.3.2.8) C¸c kÕt qu¶ ®µo t¹o vµ c«ng bè bµi b¸o KHCN trong c¸c héi nghÞ KHCN

chuyªn ngµnh trong n−íc vµ quèc tÕ

7

5. B¸o c¸o vÒ thu chi tμi chÝnh thuéc ®Ò tμi trong 3 n¨m

5.1. Kinh phÝ ®−îc cÊp

5.2. C¸c mục chi tiªu trong 3 n¨m

6. KÕt luËn chung

7. KiÕn nghÞ tiÕp cho giai ®o¹n tiÕp theo

8. Tμi liÖu tham kh¶o

9. PhÇn phô lôc

Phô lôc I: Mét sè v¨n b¶n chÝnh cã liªn quan ®Õn ®Ò tµi

1. C«ng v¨n sè 1117/KHCNQG-HTQT cña Chñ tÞch ViÖn Khoa häc c«ng nghÖ göi

Bé Khoa häc vμ c«ng nghÖ

2. Tãm t¾t ThuyÕt minh nhiÖm vô hîp t¸c quèc tÕ vÒ khoa häc c«ng nghÖ vμ m«i

tr−êng vÒ ®Ò tμi “Ph¸t triÓn sensor vμ bé khÝ trªn c¬ së vËt liÖu gèm ®iÖn

AMREC –SIRIM BHD Malaysia vμ ViÖn Khoa häc VËt liÖuViÖn KHCN VN”

3. C¸c v¨n b¶n liªn quan ®Õn Héi ®ång cÊp nhμ n−íc xÐt duyÖt ®Ò tμi nghÞ ®Þnh

th−.

4. QuyÕt ®Þnh cña Bé tr−ëng Bé Khoa häc vμ C«ng nghÖ vÒ viÖc phª duyÖt c¸c

nhiÖm vô hîp t¸c quèc tÕ vÒ khoa häc c«ng nghÖ theo nghÞ ®Þnh th− n¨m 2004.

5. PhiÕu thÈm ®Þnh thùc hiÖn nhiÖm vô hîp t¸c khoa häc c«ng nghÖ ViÖt Nam -

Malaysia

6. Hîp ®ång thùc hiÖn nhiÖm vô hîp t¸c quèc tÕ vÒ khoa häc c«ng nghÖ theo

nghÞ ®Þnh th−.

7. Biªn b¶n kiÓm tra ®Þnh kú nhiÖm vô hîp t¸c khoa häc c«ng nghÖ ViÖt Nam -

Malaysia

Phô lôc II: Mét sè tÝnh chÊt chÝnh cña In vµ In2o3 vµ mét sè ph−¬ng ph¸p chÕ

t¹o vËt liÖu In2O3

P.II.1. Mét sè tÝnh chÊt cña Indium (In)

P.II.2. Nh÷ng tÝnh chÊt hãa häc vµ vËt lý cña In2O3

P.II.3. Mét sè ph−¬ng ph¸p chÕ t¹o mµng oxit b¸n dÉn In2O3

P.II. 4. TÝnh chÊt ®iÖn vµ nhËy khÝ cña In2O3

P.II.5. C¬ chÕ nh¹y «z«n cña mµng In2O3

8

Phô lôc III: Mét sè tÝnh chÊt cña màng TiO2 cã cÊu tróc anatase

và hiÖu øng quang xóc t¸c sö dông trong xö lý m«i

tr−êng « nhiÔm.

P.III.1. VÒ vËt liÖu TiO2

P.III.2. Kh¶ n¨ng øng dông thùc tÕ cña vËt liÖu quang xóc t¸c TiO2

P.III.3. Mét sè nguån « nhiÔm trong kh«ng khÝ và một số ph−¬ng ph¸p xö lý kh«ng

khÝ « nhiÔm

a) Mét sè t¸c nh©n g©y « nhiÔm kh«ng khÝ vµ nguån ph¸t sinh

b) C¸c hîp chÊt ho¸ häc dÔ bay h¬i (VOCs)

c) Bôi vµ h¹t l¬ löng trong kh«ng khÝ (Aerosol)

d) Vi sinh vËt

P.III.4. Mét sè ph−¬ng ph¸p chÝnh xö lý kh«ng khÝ « nhiÔm

a) Phin läc bôi

b) M¸y lµm s¹ch ion hay phin läc tÜnh ®iÖn

c) Phin läc hÊp phô

d) C¸c phin läc quang xóc t¸c

P.III.5. Kh¶ n¨ng diÖt khuÈn vµ xö lÝ kh«ng khÝ « nhiÔm cña TiO2 nano

P.III.6. Nguyªn lÝ ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ lµm s¹ch kh«ng khÝ sö dông hiÖu

øng quang xóc t¸c trªn vËt liÖu TiO2

9

4. PhÇn chÝnh b¸o c¸o

4.1. Lêi nãi ®Çu

ViÖc trao ®æi hîp t¸c vÒ KHCN trong c¸c n−íc ASEAN trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y ®ang

®−îc më réng vµ ph¸t triÓn, tuy nhiªn do tr×nh ®é ph¸t triÓn vÒ KHCN kh«ng ®ång ®Òu nªn

trong hîp t¸c còng cã nh÷ng vÊn ®Ò ch−a ®−îc ph¸t triÓn réng kh¸c ®ång ®Òu trong khèi

ASEAN.

Sau qu¸ tr×nh ®µm ph¸n dµi tõ nh÷ng n¨m 2000 gi÷a hai Bé Khoa häc c«ng nghÖ cô thÓ

lµ gi÷a Vô Hîp t¸c Quèc tÕ, Bé KHCN, ViÖt Nam vµ Malaysia cïng mét sè nhµ khoa häc hai

bªn, qu¸ tr×nh hîp t¸c vÒ KHCN ®· h×nh thµnh vµ ph¸t triÓn, trong sè ®ã cã mét sè ®Ò tµi hîp

t¸c gi÷a ViÖn Khoa häc - VËt liÖu, ViÖn KHCN ViÖt Nam vµ Trung t©m VËt liÖu tiªn tiÕn

ViÖn Tiªu chuÈn C«ng nghiÖp Malaysia (SIRIM) ®· ®−îc ®Ò xuÊt vµ kÝ kÕt trong phiªn häp

ngµy 18- 20 th¸ng 12 n¨m 2002.

PhÝa Malaysia chñ ®éng ®Ò nghÞ phÝa ViÖt Nam hîp t¸c trong lÜnh vùc sensor nhËy khÝ

vµ läc khÝ dïng trong xö lý kh«ng khÝ « nhiÔm, víi ®Ò tµi “Development of gas Sensor and

gas filter based on Electro-ceramic Materials between AMREC, SIRIM Bhd Malaysia

and IMS, VAST Vietnam“. Sau khi kÝ tháa thuËn hîp t¸c trong n¨m 2003-2004 phÝa

Malaysia ®· triÓn khai cÊp kinh phÝ cho nhãm thùc hiÖn ®Ò tµi liªn quan víi thêi gian thùc

hiÖn lµ 18 th¸ng trong khi ®ã phÝa ViÖt Nam triÓn khai chËm h¬n víi thêi gian 3 n¨m tõ th¸ng

12/2004-2006. Tuy cã sù chªnh pha song viÖc hîp t¸c còng x¶y ra kh¸ thuËn lîi vµ tèt ®Ñp.

Cho ®Õn nay c¸c môc tiªu ®Ò ra ®· ®−îc thùc hiÖn tèt, phÝa Malaysia còng ®¸nh gi¸ cao qu¸

tr×nh hîp t¸c nµy.

10

4.2. Néi dung chÝnh cña b¸o c¸o

4..2.1. T×nh h×nh nghiªn cøu trong vµ ngoµi n−íc

• T×nh tr¹ng ®Ò tµi X Míi X

(míi kho¶ng 80%) (kÕ tiÕp kho¶ng 20%)

a) T×nh h×nh trªn thÕ giíi hiÖn nay

• Tõ sau n¨m 1980 khi c¸c lÜnh vùc nh− ®o l−êng, xö lÝ tÝn hiÖu, tù ®éng ho¸, robot, ®iÒu

khiÓn tõ xa, m¸y tÝnh, ®o ghi nhËn c¸c th«ng sè m«i tr−êng... ph¸t triÓn m¹nh th× lÜnh vùc

nghiªn cøu chÕ t¹o vËt liÖu vµ linh kiÖn c¶m biÕn nh»m t¹o ra c¸c vËt liÖu, linh kiÖn vµ m¹ch

IC th«ng minh rÊt ®−îc chó träng. §Õn cuèi n¨m 2000 riªng ë Mü cã trªn 1000 c¬ së vµ ë

NhËt B¶n cã h¬n 400 c¬ së tham gia nghiªn cøu chÕ t¹o linh kiÖn sensor vµ thiÕt bÞ cã liªn

quan. Doanh thu cña ngµnh vËt liÖu linh kiÖn thiÕt bÞ sensor hµng n¨m cì 20-30 tû USD vµo

®Çu nh÷ng n¨m 2000. VËt liÖu vµ linh kiÖn c¶m biÕn cã rÊt nhiÒu lo¹i kh¸c nhau, nã vÝ nh−

c¸c gi¸c quan cña con ng−êi lµ c¶m nhËn c¸c tÝn hiÖu xung quanh m«i tr−êng sèng. Mét ®Æc

®iÓm quan träng trong nghiªn cøu chÕ t¹o lo¹i vËt liÖu vµ linh kiÖn c¶m biÕn lµ sè l−îng

kh«ng cÇn nhiÒu nh−ng chÊt l−îng cÇn tèt §Æc ®iÓm nµy ®ßi hái ®Çu t− kinh phÝ kh«ng thËt

lín nªn rÊt phï hîp cho c¸c viÖn nghiªn cøu, c¬ së s¶n xuÊt nhá ë ViÖt Nam ta hiÖn nay.

• C¸c vËt liÖu xèp trªn c¬ së vËt liÖu b¸n dÉn Si, oxit kim lo¹i b¸n dÉn hay c¸c vËt liÖu xèp

trªn vËt liÖu gèm ®iÖn, polymer… ®−îc dïng rÊt réng r·i trong chÕ t¹o c¸c lo¹i sensor ho¸

häc dïng ®Ó ®o c¸c th«ng sè m«i tr−êng, lµm mòi ®iÖn tö (electronic nose), dïng trong ph©n

tÝch, trong lÜnh vùc sinh häc, n«ng nghiÖp, (chóng nhËy víi mét sè khÝ ®éc, khÝ dÔ næ dÔ

ch¸y, nhËy Èm vµ thuèc trõ s©u...). Trªn thÕ giíi cã nhiÒu n−íc quan t©m nghiªn cøu chÕ t¹o

c¸c lo¹i sensor ho¸ häc vµ nhÊt lµ c¸c sensor ®o c¸c th«ng sè m«i tr−êng, cô thÓ nh− ë Mü,

NhËt B¶n, §øc, Trung Quèc...Qu¸ tr×nh chÕ t¹o ®i tõ vËt liÖu ®Õn chÕ t¹o c¸c linh kiÖn c¶m

biÕn vµ thiÕt bÞ lµ mét xu h−íng rÊt ®−îc quan t©m vµ th−êng ®i liÒn víi nhau trong mét c¬

së nghiªn cøu, nh− vËy sÏ ph¸t huy ®−îc thÕ m¹nh cña s¶n phÈm linh kiÖn sensor.

• HiÖn nay xu h−íng nghiªn cøu chÕ t¹o mét sè vËt liÖu xö lý m«i truêng rÊt ®−îc quan t©m

ph¸t triÓn. Riªng vÒ c¸c s¶n phÈm dïng vËt liÖu TiO2 cã cÊu tróc antase trong xö lý m«i

tr−êng (trong xö lý kh«ng khÝ « nhiÔm, diÖt khuÈn, s¬n, lµm s¹ch n−íc …) ®· cã nhiÒu xÝ

nghiÖp chÕ t¹o, ®−a ra øng dông rÊt nhanh: 10 n¨m tr−íc chØ cã 200 xÝ nghiÖp quan t©m s¶n

xuÊt, ®Õn n¨m 2001 ®· cã 2000 xÝ nghiÖp quan t©m nghiªn cøu chÕ t¹o phÈm TiO2 ; doanh

thu n¨m 2001 cì 400 triÖu USD. H·ng Toyota NhËt b¶n dù tÝnh chÕ t¹o 40% kÝnh kh«ng

thÊm n−íc tõ kÝnh phñ TiO2 vµ dù kiÕn ®Õn 2007 sÏ lªn tíi 6-7 tû USD.

11

b) Vµi nÐt vÒ t×nh h×nh nghiªn cøu chÕ t¹o vËt liÖu vµ linh kiÖn ®iÖn tö - sensor ë

AMREC – SIRIM – Malaysia (c¬ së ®èi t¸c): Malaysia thuéc n−íc cã nÒn c«ng nghiÖp

®ang ph¸t triÓn nhanh so víi nhiÒu n−íc trong khèi ASEAN vµ ViÖt Nam, cã GDP lµ

8330USD, cã tû phÇn c«ng nghiÖp lµ 41,7 %. Malaysia cã nhiÒu c¬ së nghiªn cøu triÓn khai

trùc tiÕp phôc vô s¶n xuÊt trong ®ã cã Trung t©m vËt liÖu tiªn tiÕn (Advanced Materials

Center-AMREC) thuéc ViÖn nghiªn cøu vÒ C«ng nghÖp vµ Tiªu chuÈn cña Malaysia (

Standard and Industrial Research Institute of Malaysia-SIRIM, Berhad). Sau chuyÕn ®i th¨m

trung t©m AMREC, chóng t«i ®· nhËn thÊy, SIRIM Berhad cã quy m« lín nh− Trung t©m

KHTN&CNQG tr−íc ®©y (nay lµ ViÖn KHCNVN), ®©y lµ c¬ së nghiªn cøu triÓn khai kh¸

m¹nh, trùc tiÕp phôc vô cho lÜnh vùc tiªu chuÈn vµ s¶n xuÊt c«ng nghiÖp. NhiÒu nghiªn cøu

c¬ b¶n chuyªn s©u h−íng trùc tiÕp phôc vô c¸c qu¸ tr×nh chÕ t¹o s¶n phÈm trong c«ng

nghiÖp (xem trong quyÓn tãm t¾t thµnh qu¶ cña SIRIM Berhad nh©n kû niÖm 25 n¨m 1975-

2000). Trong h−íng nghiªn cøu chuyªn s©u vÒ vËt liÖu vµ linh kiÖn sensor, nhiÒu mÆt ë

Malaysia còng cã tr×nh ®é nh− ViÖt Nam. Mét sè vÊn ®Ò nghiªn cøu vÒ vËt liÖu vµ sensor

m«i tr−êng còng ®ang ®−îc quan t©m nhÊt lµ phÇn nghiªn cøu triÓn khai øng dông vËt liÖu

sensor ®o läc xö lý kh«ng khÝ « nhiÔm m«i tr−êng hoÆc ®o “khÝ th¶i c«ng nghiÖp”, khÝ

“thµnh phè” trªn vËt liÖu xèp ZnO, SnO2, TiO2…VÊn ®Ò ®o khÝ th¶i vµ xö lý kh«ng khÝ «

nhiÔm m«i tr−êng lµ mét vÊn ®Ò nan gi¶i chung kh«ng nh÷ng ë Malaysia, cßn lµ vÊn ®Ò cña

nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi còng lµ vÊn ®Ò nan gi¶i. PhÝa Malaysia còng ®· cã dÞp th¨m ViÖn

Khoa häc VËt liÖu (trong ®ã cã Phßng NC&PT Sensor) ViÖn KH&CNVN vµ chñ ®éng ®Ò

nghÞ hîp t¸c víi phÝa VN trong lÜnh vùc nµy. PhÝa Malaysia m¹nh vÒ c¸c nghiªn cøu triÓn

khai øng dông, phÝa ViÖt Nam ë chõng mùc nµo ®ã còng cã thÕ m¹nh vÒ nghiªn cøu ph¸t

triÓn. NÕu cã hîp t¸c tõ hai phÝa sÏ cã lîi, ngoµi ra c¸c kÕt qu¶ chung thu ®−îc tõ qu¸ tr×nh

hîp t¸c còng cã thÓ triÓn khai ë c¶ thÞ tr−êng ViÖt Nam vµ Malaysia, ®©y lµ qu¸ tr×nh hîp

t¸c b−íc ®Çu lµm tiÒn ®Ò cho c¸c ph¸t triÓn hîp t¸c vÒ sau.

c) T×nh h×nh nghiªn cøu ë ViÖt Nam hiÖn nay cã liªn quan ®Õn ®Ò ¸n

• HiÖn nay ë thÞ tr−êng ViÖt Nam ®· cã b¸n mét sè thiÕt bÞ sensor mang th−¬ng hiÖu n−íc

ngoµi dïng trong ®o l−êng vµ chuÈn chØnh, tù ®éng ho¸, xö lý m«i tr−êng... tuy nhiªn gi¸

thµnh cña thiÕt bÞ rÊt ®¾t. VÝ dô võa qua, sau c¸c vô næ khÝ metan trong c¸c hÇm lß, nhµ

n−íc ta cã ®Çu t− nhiÒu tû ®ång ®Ó mua c¸c thiÕt bÞ ®o khÝ mªtan song vÉn cã nhiÒu vÊn ®Ò

cßn ®Æt ra ch−a gi¶i quyÕt ®−îc. NÕu nhµ n−íc m¹nh d¹n ®Çu t− cho c¸c c¬ së nghiªn cøu

trong n−íc cì 1/3 sè tiÒn nµy ®Ó triÓn khai nghiªn cøu ch¾c sÏ thu ®−îc nh÷ng kÕt qu¶ h÷u

Ých, nhiÒu vÊn ®Ò l¹i kh«ng bÞ phô thuéc vµo n−íc ngoµi vÒ thiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ, dÇn dÇn

lµm chñ ®−îc c«ng nghÖ... mÆt kh¸c tõng b−íc gãp phÇn ®µo t¹o c¸n bé.

12

• Trong n−íc ®· cã mét sè c¬ së b−íc ®Çu nghiªn cøu chÕ t¹o sensor ë d¹ng ®¬n chiÕc rêi r¹c

dïng ®Ó ®o nhiÖt ®é, chÕ t¹o microfon trªn gèm ¸p ®iÖn, nghiªn cøu vµ chÕ t¹o thö nghiÖm

SnO2 cho sensor nhËy H2, chÕ t¹o sensor IR trªn c¬ së gèm ®iÖn vµ nghiªn cøu vÒ sensor ®o

mét sè th«ng sè m«i tr−êng (®o khÝ ®éc, dÔ næ dÔ ch¸y...), nghiªn cøu vÒ sensor nhËy ion

(ISFET). VÒ vËt liÖu TiO2 cã cÊu tróc nano ë ViÖt Nam còng ®· cã mét c¬ së ®· b−íc ®Çu

nghiªn cøu vÊn ®Ò nµy, tiªu biÓu lµ mét nhãm nghiªn cøu trong ViÖn VËt lý øng dông. Võa

qua NhËt B¶n còng ®· cïng víi phÝa ViÖt Nam tæ chøc héi th¶o nh»m môc ®Ých ®−a kÕt qu¶

TiO2 vµo øng dông lµm s¹ch m«i tr−êng (khö khÝ ®éc, lµm s¹ch bÒ mÆt vËt liÖu, ®å vËt,

t−êng nhµ...) th«ng qua hiÖu øng quang ho¸ xóc t¸c.

d) T×nh h×nh nghiªn cøu t¹i ViÖn Khoa häc VËt liÖu vµ bé phËn tham gia ®Ò tµi

Tõ n¨m 1990, Phßng NC&PT Sensor thuéc ViÖn Khoa häc VËt liÖu ®· tham gia c¸c nghiªn

cøu chÕ t¹o VËt liÖu ®iÖn tö vµ linh kiÖn c¶m biÕn trong quy m« phßng thÝ nghiÖm. Mét sè

s¶n phÈm ®· ®−a ra øng dông nh− c¸c thiÕt bÞ ®o nhiÖt ®é, ®é Èm vµ ®é räi cña ¸nh s¸ng, ®o

mét sè chÊt khÝ, chÕ t¹o bé ®o ®é dÞch chuyÓn nhá cì micro mÐt... C¸c lo¹i vËt liÖu vµ linh

kiÖn nµy ®· ®−îc chÕ t¹o ë quy m« nhá trong phßng thÝ nghiÖm. Tõ n¨m 1995, Phßng

Nghiªn cøu vµ Ph¸t triÓn Sensor, ViÖn KHVL còng ®· nghiªn cøu chÕ t¹o mét sè lo¹i vËt

liÖu xèp cã kÝch th−íc nano mÐt nh− vËt liÖu xèp Al2O3, Si xèp, polymer xèp, In2O3 xèp

dïng ®Ó ®o thö nghiÖm c¸c ®¹i l−îng ho¸ häc. Ngoµi ra, cßn mét sè phßng nghiªn cøu vÒ

c¸c vËt liÖu ®iÖn tö nh»m ®−a ra chÕ t¹o mét sè sensor vËt lý, ho¸ häc kh¸c nhau dïng trong

®o ®¹c. VÒ vËt liÖu TiO2 xèp víi viÖc sö dông hiÖu øng quang ho¸ ®Ó xû lý kh«ng khÝ m«i

tr−êng ®· ®−îc nghiªn cøu vµ triÓn khai ë mét sè phßng thÝ nghiÖm t¹i ViÖn Khoa häc VËt

liÖu vµ ®Æc biÖt ë ViÖn VËt lý øng dông vµ thiÕt bÞ khoa häc, ViÖn KH&CNVN còng ®· cã

c¸c kÕt qu¶ b−íc ®Çu rÊt ®ang l−u ý.

e) VÒ tiÒm n¨ng c¸n bé vµ c¬ së vËt chÊt cña c¬ quan chñ tr×

• ViÖn Khoa häc VËt liÖu lµ mét ViÖn nghiªn cøu chuyªn ngµnh cã tiÒm n¨ng lín vÒ lùc

l−îng c¸n bé vµ c¬ së vËt chÊt. HiÖn cã trªn 340 c¸n bé víi mét sè l−îng lín c¸c c¸n bé tèt

nghiÖp ®¹i häc, Th¹c sü, TiÕn sü. Riªng sè TSKH, GS, PGS, cã h¬n 10 ng−êi. ViÖn cã c¸c

thiÕt bÞ hiÖn ®¹i (dïng ®Ó nghiªn cøu vÒ vËt liÖu b¸n dÉn, vËt liÖu tõ, kim lo¹i quý hiÕm ®Õn

c¸c vËt liÖu truyÒn thèng kh¸c bao gåm c¶ viÖc nghiªn cøu vÒ linh kiÖn ®iÖn tö, sensor) nh−

thiÕt bÞ nhiÔu x¹ tia X, Phæ Raman, kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö, c¸c m¸y c«ng nghÖ phun x¹ catod,

c¸c lß khuÕch t¸n, c¸c thiÕt bÞ c«ng nghÖ kh¸c, c¸c m¸y ®o ®iÖn kh¸c nhau.

• VÒ Phßng NC&PT Sensor cã c¸n bé chñ tr× ngoµi ra cßn cã kho¶ng trªn 10 c¸n bé nghiªn

cøu KH tham gia ®Ò tµi, lµ phßng cã truyÒn thèng NC vÒ linh kiÖn b¸n dÉn, sensor tõ nh÷ng

13

n¨m 1973 ®Õn nay. Ngoµi ra cßn cã mét l−îng lín c¸c c¸n bé khoa häc c«ng nghÖ kh¸c

tham gia. Cã 6 GS, PGS, TS... ë c¸c ViÖn Ho¸ häc, ViÖn VËt lý øng dông vµ TBKH, Khoa

VËt lý §HKHTN-§HQG lµ céng t¸c viÖn trùc tiÕp tham gia trong dù ¸n nµy.

• Víi tiÒm n¨ng vÒ c¸n bé vµ c¬ së vËt chÊt cña c¬ quan chñ tr× ®Ò tµi cïng víi c¸c bé phËn

hîp t¸c trong n−íc vµ víi sù ñng hé kinh phÝ phï hîp cña Nhµ n−íc tËp thÓ c¸n bé tham gia

®Ò ¸n ch¾c sÏ ®¹t kÕt qu¶ tèt, cã thÓ trao ®æi hîp t¸c quèc tÕ tèt, vµ cã kh¶ n¨ng ®¹t ®Õn møc

trung b×nh cña thÕ giíi.

C¸c vÊn ®Ò nghiªn cøu triÓn khai trong dù ¸n nµy lÇn ®Çu tiªn ®−îc triÓn khai ë d¹ng hîp t¸c

quèc tÕ th«ng qua nghÞ ®Þnh th− hai n−íc ViÖt Nam - Malaysia. §©y kh«ng ph¶i lµ ®Ò tµi

tiÕp nèi c¸c giai ®o¹n tr−íc. §©y lµ mét ®Ò tµi míi triÓn khai, ®Ò tµi nµy cã kh¶ n¨ng ®¹t kÕt

qu¶ tèt vµ nã sÏ lµm tiÒn ®Ò cho c¸c nghiªn cøu vµ hîp t¸c trong giai ®o¹n sau vµ cã thÓ më

réng hîp t¸c ra ®a ph−¬ng trong c¸c n−íc ASEAN.

4.2.2. Lùa chän ®èi t−îng nghiªn cøu

Víi ®Ò tµi : Ph¸t triÓn sensor vµ bé läc khÝ trªn c¬ së vËt liÖu gèm ®iÖn gi÷a AMREC,

SIRIM Bhd Malaysia vµ ViÖn Khoa häc vËt liÖu, ViÖn KH&CNVN, cã môc tiªu rÊt cô thÓ nªn

c¸c ®èi t−îng nghiªn cøu, nhiÖm vô vµ s¶n phÈm ®Ò ra còng ph¶i rÊt râ rµng. Trªn c¬ së néi

dung yªu cÇu cña ®Ò tµi, chóng t«i ®· triÓn khai Nghiªn cøu lý thuyÕt sau ®ã Ph¸t triÓn c«ng

nghÖ chÕ t¹o vËt liÖu mµng máng In2O3 vµ TiO2 cã cÊu tróc nanomÐt, víi ®é xèp thÝch hîp.

Kh¶o s¸t ®o c¸c tÝnh chÊt ®iÖn, nhiÖt vµ cÊu tróc cña vËt liÖu trªn b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p SEM,

AFM, TPA, Phæ Raman, nhiÔu x¹ tia X, ph−¬ng ph¸p ®o ®iÖn…

ThiÕt kÕ vµ chÕ t¹o thö nghiÖm mét sè s¶n phÈm mÉu (first prototype) trong phßng thÝ nghiÖm,

kh¶o s¸t tÝnh chÊt cña chóng. Cô thÓ : chÕ t¹o thö nghiÖm sensor nhËy khÝ ¤z«n trªn vËt liÖu

In2O3 (hoÆc nhËy khÝ CO, NOx trªn TiO3), mua mét vµi bé läc khÝ tõ bªn ngoµi vµ tù chÕ t¹o

thö nghiÖm bé läc xö lý kh«ng khÝ « nhiÔm ®Ó dïng trong chÕ t¹o thiÕt bÞ xö lý kh«ng khÝ «

nhiÔm ®−a ra øng dông thö nghiÖm trong thùc tÕ, ®¸nh gi¸ chÊt l−îng. T×m kiÕm kh¶ n¨ng më

réng øng dông ë trong vµ ngoµi n−íc

Gãp phÇn tham gia ®µo t¹o c¸n bé §¹i häc, Cao häc vµ TiÕn sü ë trong n−íc d−íi d¹ng hoµn

thµnh c¸c luËn v¨n tèt ngiÖp, ®ång thêi gãp phÇn n©ng cao tr×nh ®é cña c¸n bé thùc hiÖn ®Ò

tµi.

Trªn c¬ së c¸c kÕt qu¶ ®¹t ®−îc trong giai ®o¹n ®Çu hîp t¸c Viªt Nam – Malaysia sÏ lµm c¬ së

cho më réng hîp t¸c ra ba bªn trong ASEAN.