Mở đường cho thế hệ sơn chống nóng mới
Khu vực cuối hành lang của Trung tâm Nano và năng lượng, một cơ sở nghiên cứu nằm ở tầng năm một giảng đường của trường ĐH Khoa học Tự nhiên, có thể được xem là “xưởng sản xuất” sơn chống nóng ở quy mô pilot của TS. Nguyễn Quốc Hưng. Một góc đặt một nồi khuấy cỡ 100 kg trong khi ở góc khác, những thí nghiệm cải tiến và mở rộng ứng dụng cho vật liệu chống nóng vẫn đang được thực hiện. Ấn tượng ban đầu của mọi người là quy trình sản xuất ra sản phẩm được dự báo là sơn chống nóng thế hệ mới thực ra không quá phức tạp. Cái phức tạp và quan trọng của nó là công thức pha trộn hóa chất, TS. Nguyễn Quốc Hưng, người dường như lúc nào cũng thường trực ở “xưởng”, cho biết như vậy.
TS. Nguyễn Quốc Hưng. Ảnh: NVCCKhi nghĩ ra và chuẩn hóa quy trình này, dù không đơn giản, TS. Nguyễn Quốc Hưng đã nghĩ đến một lúc nào đó, có thể đưa vào sản xuất ở quy mô thương mại. Đó là chuyện của tương lai nhưng hiện tại, nếu có đơn hàng, anh chỉ cần nâng cấp lên nồi khuấy 500kg hoặc thuê xưởng làm.
Ngay từ khi bắt đầu, anh đã có những tính toán hướng ra thị trường như vậy bởi bằng nhạy cảm của nhà nghiên cứu, anh hiểu rằng sản phẩm mình làm ra nhiều hứa hẹn, nhiều cái mới so với những sản phẩm hiện có, ngay cả với thế giới. Cơ chế chung hoạt động của các loại sơn chống nóng trên thị trường là pha trộn các hạt ở kích thước nano trên nền sơn thông thường nhằm tăng hệ số phản xạ cho các bề mặt ngoài trời. Hiệu quả chung là lượng nhiệt đến từ mặt trời được phản xạ khoảng 80% tuy nhiên “chỉ khi 90% nhiệt bị phản xạ hoặc hơn thì hiệu quả chống nóng mới rõ rệt”, TS. Nguyễn Quốc Hưng nói.
Thành viên nhóm nghiên cứu phun sơn lên bề mặt vật liệu để thử nghiệm. Ảnh: NVCCSơn chống nóng của TS. Nguyễn Quốc Hưng có nhiều ưu điểm vượt trội. Với tư duy của một nhà khoa học, dù ở một lĩnh vực khác biệt như linh kiện lượng tử, anh đã chọn lọc được nó qua một nghiên cứu của ĐH Stanford về cơ chế bức xạ cho sơn chống nóng: trong khí quyển có một vùng trong suốt không hấp thụ năng lượng với bước sóng trong vùng 8-14 µm. Các nhà khoa học ở Mỹ đã sử dụng cơ chế này để khi chiếu lên bề mặt sơn, bức xạ mặt trời sẽ tập trung vào vùng không khí không hấp thụ năng lượng rồi đi thẳng vào khí quyển và ra ngoài Trái đất, dẫn đến làm mát thụ động cho vật liệu. Một phát hiện hay nhưng cách tiếp cận lại “quá phiền phức” theo đánh giá của TS. Nguyễn Quốc Hưng, bởi họ sử dụng máy móc rất hiện đại như máy phủ hơi hóa học đơn lớp nguyên tử (ALD). Do không có thiết bị nên quá trình mày mò của anh và cộng sự đã thất bại. Mọi việc trở lại vào năm 2018 khi các nhà khoa học ở trường ĐH Colorado và ĐH Rutger (Mỹ) công bố việc sử dụng phương pháp chế tạo hóa học cho ra sơn chống nóng theo cơ chế bức xạ này. Có thể coi đây là bước phát triển tiếp theo, tạo ra sơn chống nóng theo nguyên lý bức xạ nhưng bằng phương pháp hóa học. “Nó gần gũi với sản xuất công nghiệp hơn nhiều”, anh nói.
Đây là điều thôi thúc anh tìm công thức kết hợp giữa quang học bức xạ và phản xạ ánh sáng mặt trời theo cách của mình. Anh xác định không chạy đua công bố quốc tế mà hướng tới thương mại hóa. Vì thế, khi bắt tay vào làm, anh không sử dụng các vật liệu cao cấp có tiêu chuẩn phòng thí nghiệm mà sử dụng vật liệu phổ biến trong công nghiệp. TS. Hưng giải thích: “Từ ý tưởng của họ, chúng tôi sử dụng phương pháp hoàn toàn khác, phù hợp với thị trường Việt Nam”.
Trên nền sơn acrylic phù hợp khí hậu nhiệt đới thay lớp polyme đắt đỏ, nhóm nghiên cứu sử dụng hỗn hợp các loại hạt có kích thước nano để đảm bảo hai nguyên lý chống nóng phản xạ và làm lạnh bức xạ. Ngoài hai loại hạt Silicat (SiO2) và Titan oxit (TiO2) được sử dụng phổ biến trong các loại sơn chống nóng, họ bổ sung hỗn hợp Bari Sulfat (BaSO4), Calci carbonat (CaCO2)… ở các vùng kích thước khác nhau. Theo tính toán, bề mặt có thể phản xạ hơn 95% năng lượng từ mặt trời. Cùng với đó, cơ chế làm lạnh bức xạ, do bức xạ trong vùng trong suốt của không khí, khiến cho môi trường phía trong nhà không những không tăng nhiệt, mà còn giảm nhiệt. Nhờ vậy, nhiệt độ trong nhà sẽ tương đương với nhiệt độ không khí dưới bóng cây.
Để thử nghiệm hiệu quả, họ sơn phủ lên một ngôi nhà bằng thép có kích thước 2x3m2, trần cao 2 mét đóng kín và đặt ngoài trời. Ngôi nhà này có khả năng hấp thụ nhiệt nhưng lại khó lưu thông không khí. Thử nghiệm ba tháng liên tiếp, họ nhận thấy, dù trời nắng thế nào thì nhiệt độ trong nhà luôn cân bằng với nhiệt độ dưới bóng râm. Một chỉ số vào tháng 7/2020 cho thấy, vào 12h trưa, nếu nhiệt độ trên mái nhà lên tới hơn 600C thì nhiệt độ trong nhà cao nhất là 400C, luôn thấp hơn nhiệt độ trong không khí khoảng 2- 50C. “Đây là kết quả tốt nhất có thể, vì nhiệt độ trong nhà không thể thấp hơn nhiệt độ không khí ngoài trời. Dựa trên nền tảng acrylic của sơn ngoại thất, loại sơn này có thể bám vào bề mặt của mọi vật liệu như gỗ, kim loại, nhựa, đá, bê tông...” – TS. Nguyễn Quốc Hưng giải thích thêm. Quan trọng hơn, theo anh, vật liệu cho hiệu quả tương tự hoàn toàn chưa có trên thị trường.
Không chỉ hiệu quả đến mức ngạc nhiên như vậy, loại sơn này lại còn bền. Khi thử nghiệm trên máy gia tốc với chế độ được thiết lập tương đương với 10 năm ngoài môi trường bên ngoài, họ nhận thấy hiệu ứng làm mát không bị suy giảm. “Để sơn đạt hiệu quả phải đảm bảo sự cân bằng giữa kích thước hạt, mật độ, và độ bền cơ, nhiệt của lớp polyme. Ví dụ như SiO2 ở kích thước này mang tính chất phản xạ nhưng ở kích thước khác lại mang tính chất bức xạ. Ngay cả việc phối trộn để các hạt phân tán đều, không vón cục, lắng đọng cũng đòi hỏi nhiều nghiên cứu tỉ mỉ” - TS. Nguyễn Quốc Hưng nói.
Con đường ra khỏi phòng lab?
Đã chứng minh được hiệu quả và nhìn thấy cả tiềm năng của loại sơn này, TS. Nguyễn Quốc Hưng mong muốn đưa sản phẩm ứng dụng trong thực tiễn. “Năm 2019 khi đạt được một số kết quả khả quan, tôi đã nghĩ mình phải đi thật nhanh, phải thương mại hóa càng nhanh càng tốt”, anh chia sẻ. Có trong tay công nghệ lõi, nhưng anh và cộng sự thiếu kiến thức của một doanh nhân để lựa chọn được sản phẩm phù hợp với thị trường và xây dựng kế hoạch kinh doanh, làm báo cáo tài chính, tìm nguồn vốn...
Do đó, anh tìm tới các chương trình hỗ trợ thương mại hóa kết quả nghiên cứu từ trường đại học, như Trung tâm chuyển giao tri thức và hỗ trợ khởi nghiệp CSK của ĐH Quốc gia Hà Nội hay Lab2Market do BK Holding chủ trì triển khai. “Tôi là nhà nghiên cứu thuần túy, việc làm một sản phẩm để thương mại hóa là điều hoàn toàn mới. Nhưng tôi thích làm nhiều thứ, miễn nó có ý nghĩa”- TS. Nguyễn Quốc Hưng tâm sự. Ở một lĩnh vực mới này, anh dường như phải học lại từ đầu.
Thực tế câu chuyện của TS. Nguyễn Quốc Hưng và sơn chống nóng RARE là câu chuyện chung của các nhóm nghiên cứu tham gia vào Lab2Market. Sau khóa đầu tiên triển khai, Jen Vũ Hường – Giám đốc của Lab2Market cho biết, “đặc điểm chung của các nhóm là mạnh về công nghệ nhưng thiếu kiến thức về kinh doanh, quản trị dòng tiền và đội ngũ chưa dành 100% thời gian cho dự án”. Cũng phải thôi khi đa phần họ đều đang là giảng viên, nhà nghiên cứu, và phải dành nhiều thời gian cho việc đứng lớp cũng như tiến hành các nghiên cứu khác.
Ở Lab2Market, mỗi nhóm nghiên cứu có một mục tiêu riêng. Có nhóm tìm kiếm nhà nhà đầu tư, nhóm muốn mở rộng khách hàng, nhóm muốn phát triển và xây dựng doanh nghiệp khoa học công nghệ. “Cái tôi có là công nghệ và khả năng nghiên cứu. Chúng tôi cần hỗ trợ về mạng lưới kết nối, kế hoạch kinh doanh, và quan trọng nhất là hướng đi cho sản phẩm nhiều tiềm năng này” – TS. Nguyễn Quốc Hưng bày tỏ về mong muốn của mình khi tới Lab2Market.
Cũng phải thừa nhận rằng, ở thời điểm này, anh vẫn đang băn khoăn về hướng đi cho sản phẩm của mình: nên là sơn chống nóng hay lớp phủ làm mát, có thể ứng dụng cho các hộp kỹ thuật, máy móc thiết bị nhằm giảm thiểu tác động của nhiệt khi hoạt động hoặc đặt ngoài trời. Tất nhiên mỗi sản phẩm sẽ dẫn đến những con đường khác nhau và TS. Nguyễn Quốc Hưng cho rằng điều đó phụ thuộc vào cơ hội mà anh có được. “Mục tiêu của tôi là thành lập được một doanh nghiệp KH&CN cung cấp sản phẩm cho các đại lý để tăng độ phủ của sản phẩm, chứ không phải đơn thuần là chỉ làm một vài công trình” – TS. Nguyễn Quốc Hưng bày tỏ thêm.
Tất nhiên, không phải anh không nghĩ về những hướng đi, dù bận rộn với công việc của một nhà nghiên cứu. Anh thừa nhận “có thể do có quá nhiều việc phải làm nên tôi chưa thực sự toàn tâm toàn ý. Tôi nghĩ cái chúng tôi thiếu nhất là nhân lực. Nhân lực có thể vạch ra con đường đi cho sản phẩm này và dành 100% thời gian cho nó”.
Khi thực hiện các bài kiểm tra và trò chuyện sâu với các chuyên gia của Lab2Market, những nhà phát triển của RARE hiểu rất rõ về “tình trạng sức khỏe” của mình. Đã được kết nối và có những người tư vấn nhiệt tình có tâm và có tầm, nhưng giờ đây, TS. Nguyễn Quốc Hưng vẫn chưa khỏi loay hoay với câu hỏi “con đường nào cho RARE”. “Dù người tư vấn có là ai thì chúng tôi mới là người quyết định thực sự. Mục tiêu của tôi là năm 2022 có 10 đơn hàng và tăng dần theo cấp số nhân” – anh nói và không quên bày tỏ: “Nếu có được cơ hội để phát triển đột phá cho sản phẩm sẽ không ngần ngại từ bỏ con đường đang đi để dành 100% thời gian cho nó”.
“Tôi không quá nặng nề việc mình nhất định phải làm nghiên cứu hay kinh doanh. Tất nhiên, lý tưởng nhất là có một người lo việc kinh doanh giúp mình, để chúng tôi tập trung vào nghiên cứu, cải tiến và phát triển nhiều dòng sản phẩm khác” – TS. Nguyễn Quốc Hưng quả quyết.
Theo Báo Khoa học phát triển
