29/03/2025
Ngày 29/03/2025, tại Văn phòng khoa KHTN, tầng 2 nhà A5 - Trường Đại học Hồng Đức Bộ môn Hoá học - Khoa Khoa học Tự nhiên, Trường Đại học Hồng Đức đã tổ chức hội thảo cấp khoa “Polymer và ứng dụng của polymer”.
Tham dự hội thảo có tập thể cán bộ, giảng viên bộ môn Hoá học – Khoa KHTN, PGS.TS Nguyễn Hữu Hậu – Phó Trưởng khoa KHTN tham dự và chỉ đạo hội thảo, cùng toàn thể các bạn sinh viên các lớp K25 ĐHSP Hoá học, K25, K26 ĐHSP KHTN.
Ảnh 1: PGS.TS Nguyễn Hữu Hậu – Phó Trưởng khoa KHTN tham dự và chỉ đạo hội thảo
Sau phát biểu tổng quan về polymer, ứng dụng của polymer của TS. Trịnh Thị Huấn – Chủ trì hội thảo, các TS Hoá học trong BM Hoá học lần lượt trình bày các báo cáo theo chương trình. Các nhà khoa học và các em sinh viên tham gia hội thảo đã tích cực thảo luận về các báo cáo của hội thảo: Vật liệu polymer composite và ứng dụng (TS. Trịnh Thị Huấn), Một số ứng dụng của polymer thiên nhiên (TS. Nguyễn Thị Ngọc Vinh), Nghiên cứu, tổng hợp một số dẫn xuất polythiophene có chứa dị vòng benzothiazole (TS. Nguyễn Thị Ngọc Mai), Khái quát và các ứng dụng của polymer dẫn (TS. Lê Văn Khoẻ), …
Bên cạnh báo cáo tổng quan, TS Trịnh Thị Huấn tập trung làm rõ hơn các ứng dụng của vật liệu Composite. Vật liệu Composite đã xuất hiện từ rất lâu trong cuộc sống, khoảng 5.000 năm trước Công nguyên người cổ đại đã biết vận dụng vật liệu composite vào cuộc sống ( ví dụ: sử dụng bột đá trộn với đất sét để đảm bảo sự dãn nở trong quá trình nung đồ gốm). Người Ai Cập đã biết vận dụng vật liệu Composite từ khoảng 3.000 năm trước Công nguyên, sản phẩm điển hình là vỏ thuyền làm bằng lau, sậy tẩm pitum về sau này các thuyền đan bằng tre chát mùn cưa và nhựa thông hay các vách tường đan tre chát bùn với rơm, dạ là những sản phẩm Composite được áp dụng rộng rãi trong đời sống xã hội. Với lịch sử phát triển phong phú của mình, vật liệu composite đã được nhiều nhà nghiên cứu khoa học trên thế giới biết đến. Việc nghiên cứu và áp dụng thành công vật liệu này đã được nhiều nước trên thế giới áp dụng. Đại chiến thế giới thứ hai nhiều nước đã sản xuất mày bay, tàu chiến và vũ khi phụ vụ cho cuộc chiến này. Cho đến nay thì vật liệu Composite polyme đã được sử dụng để chế tạo nhiều chi tiết, linh kiện chế tạo ôtô; Dựa trên những ưu thế đặc biệt như giảm trọng lượng, tiết kiệm nhiên liệu, tăng độ chịu ăn mòn, giảm độ rung, tiếng ồn và tiết kiệm nhiên liệu cho máy móc. Ngành hàng không vũ trụ sử dụng vật liệu này vào việc cuốn cánh máy bay, mũi máy bay và một số linh kiện, máy móc khác của các hãng như Boing 757, 676 Airbus 310… Trong ngành công nghiệp điện tử được sử dụng để sản xuất các chi tiết, các bảng mạch và các linh kiện. Ngành công nghiệp đóng tàu, xuồng, ca nô; các ngành dân dụng như y tế (hệ thống chân, tay giả, răng giả, ghép sọ…, ngành thể thao, các đồ dùng thể thao như gậy gôn, vợt tennit… và các ngành dân dụng, quốc kế dân sinh khác. Gần đây nhất 2025 Tahreem Shahzad và cộng sự đã công bố công trình cho thấy Vật liệu composite nền graphene ba chiều (3D) (GBCM 3D) có khả năng loại bỏ nhiều loại chất gây ô nhiễm, bao gồm kim loại nặng, thuốc nhuộm, muối và dư lượng dược phẩm, khỏi nước. Công trình đưa ra được nhiều chỉ tiêu để GBCM 3D có khả năng xử lý nguồn nước và môi trường bền vững [2]. Đối với công trình của Anton Mostovoy và cộng sự nghiên cứu sử dụng các chất thải xây dựng chất độn với composite epoxy tạo ra dạng composite dạng bọt có khả năng chống cháy và cách nhiệt [3].
Đối với nước ta vật liệu composite được áp dụng hầu hết ở các ngành, các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân. Tính riêng nhựa dùng để sản xất vật liệu composite được tiêu thụ ở Việt Nam khoảng 5.000 tấn mỗi năm; tại Hà Nội đã có 8 đề tài nghiên cứu về composite cấp thành phố được tuyển trọn, theo đó vật liệu composite được sử dụng nhiều trong đời sống xã hội. Tại khoa răng của bệnh viện trung ương Quân đội 108 đã sử dụng vật liệu Composite vào trong việc ghép răng thưa, các ngành thiết bị giáo dục, bàn ghế, các giải phân cách đường giao thông, hệ thống tàu xuồng, hệ thống máng trượt, máng hứng và ghế ngồi, mái che của các nhà thi đấu, các sân vận động và các trung tâm văn hoá…Việt Nam đã và đang ứng dụng vật liều Composite vào các lĩnh vực điện dân dụng, hộp công tơ điện, sào cách điện, đặc biệt là sứ cách điện. Nghiên cứu của Mai Thị Phương Chi và cộng sự cho thấy màng composite có khả năng chống ăn mòn kim loại [4], mới đây, nhóm tác giả [5] trường đại học Nông lâm TP HCM đã tổng quan về vật liệu màng biocomposite sử dụng vi bao các hoạt chất không hoặc ít phân cực, tạo màng bao bảo vệ nông sản, bao bì phân huỷ sinh học, vật liệu này được điều chế từ các chất phẩm nông nghiệp như bã cà phê, bã mía, bã trà....
Ảnh 2: TS. Trịnh Thị Huấn – Chủ trì hội thảo phát biểu tổng quan về Polymer và ứng dụng của polymer.
Trong báo cáo của mình, TS Nguyễn Thị Ngọc Mai chỉ rõ Ba dẫn xuất benzothiazole aniline 2a, 2b, 2c được tổng hợp thành công từ phản ứng khử hợp chất nitro tương ứng với tác nhân khử Na2S2O4 trong dung môi C2H5OH với hiệu suất khoảng 75%. Khi cho 3 benzothiazole aniline 2a, 2b, 2c tác dụng với TsCl thu được 3 dẫn xuất benzenesulfonamide 3a, 3b và 3c với hiệu suất từ 72÷80%. Cấu trúc của 3a, 3b và 3c được xác định chính xác bằng các phương pháp phổ hiện đại là IR, NMR và MS. Bên cạnh đó 3a, 3b và 3c cũng thể hiện hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định trên một số chủng vi khuẩn và chủng nấm với giá trị MIC từ 150÷200 µg/ml.
Ảnh 3: TS. Nguyễn Thị Ngọc Mai trình bày báo cáo “Nghiên cứu, tổng hợp một số dẫn xuất polythiophene có chứa dị vòng benzothiazole”
TS Nguyễn Thị Ngọc Vinh đã trình bày các ứng dụng của Polymer thiên nhiên. Polymer thiên nhiên được hình thành trong chu kỳ sinh trưởng của cơ thể sống. Quá trình tổng hợp các polymer thường bao gồm các phản ứng xúc tác bởi enzyme và các phản ứng phát triển mạch của các monomer được hoạt hóa, hình thành bên trong tế bào bằng các quá trình trao đổi chất phức tạp. Các polymer này có nguồn gốc đa dạng, từ thực vật, động vật và vi khuẩn. Một số ví dụ về polymer thiên nhiên là protein và nucleic acid có trong cơ thể người, cellulose là thành phần cấu trúc chính của thực vật, tơ tằm và len. Tinh bột là một loại polymer thiên nhiên được tạo thành từ hàng trăm phân tử glucose. Cao su thiên nhiên là một loại polymer thu được từ mủ của cây cao su,...
Hầu hết các polymer thiên nhiên được tạo thành do các đơn vị/mắt xích hay monomer (có khối lượng phân tử nhỏ) kết hợp với nhau và sinh ra các sản phẩm phụ là các hợp chất thấp phân tử (thường là nước). Dựa trên các monomer ban đầu và cấu trúc của các polymer thiên nhiên, có thể phân chúng vào 6 nhóm chính: polysaccharide, polypeptide, polynucleotide, polyisoprene, polyester và lignin. Các polymer thiên nhiên có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như y dược, công nghệ thực phẩm, mỹ phẩm, sản xuất nông nghiệp, sản xuất vải, sợi thiên nhiên, sản xuất giấy và trong nhiều lĩnh vực khác.
TS Hoàng Thị Hương Thủy trình bày tại hội thảo về các tính chất và ứng dụng của Cellulose, là polymer tự nhiên được sử dụng phổ biến trong các lĩnh vực khác nhau như làm vật liệu polymer composite (PC), xăng sinh học, ứng dụng trong y học [5, 6]. Việc ứng dụng sợi thực vật không ngừng phát triển.
Trên thế giới, sợi thực vật được ứng dụng vào vật liệu PC tương đối sớm, bởi đây là nguồn nguyên liệu có trữ lượng lớn, rẻ tiền, có khả năng phân hủy sinh học. Hiện nay, vật liệu PC gia cường sợi thực vật đã thay thế được sợi tổng hợp để ứng dụng trong ngành công nghiệp ô tô (một số hãng ở Hoa Kỳ, Mercedes, BMW, Audi và Volkswagen ở Đức) và máy bay. Tuy vậy, hạn chế của sợi thực vật khi ứng dụng vào PC là phụ thuộc vào điều kiện phát triển của thực vật, độ bám dính giữa sợi thực vật và nhựa nền, độ bám dính lại phụ thuộc vào bản chất của sợi và nhựa nền và cũng ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của vật liệu PC. Mặc dù, kết quả nghiên cứu của Seema Jain và các cộng sự cho thấy một số loại sợi thực vật liên kết rất tốt với nhựa nền epoxy, quá trình xử lý kiềm trong một số trường hợp không làm tăng độ bám dính giữa sợi thực vật với nhựa nền epoxy, độ bền kéo và môđun đàn hồi của sợi sau khi xử lý có thể tăng lên tương ứng khoảng 120% và 150%, độ bền và độ cứng chắc của vật liệu PC nhựa nền epoxy có thể tăng lên đến 60%. Tuy nhiên, việc xử lý sợi thực vật loại bỏ bớt lignin và hemixenlulozơ giúp liên cầu giữa các sợi ít dày đặc và ít cứng nhắc hơn nên giúp các sợi có khả năng tự sắp xếp lại dẫn đến các sợi chia sẻ tải tốt hơn giúp cải thiện tính chất cơ lý của sợi thực vật [4].
Tính chất cơ học của composite nhựa nền epoxy lai tạo theo cấu trúc vỏ - cốt và xen kẽ với hàm lượng sợi gia cường tổng thể là 60% trọng lượng, trong đó tỷ lệ dứa dại/thủy tinh = 50/50 trọng lượng cao hơn so với composite lai tạo theo cấu trúc xen kẽ, đặc biệt độ bền uốn cao hơn 1,65 lần. Khi thử độ bền uốn, bề mặt mẫu vật liệu PC tiếp nhận ngoại lực nhiều hơn, vì lớp vỏ gia cường bằng sợi thủy tinh có độ bền cao hơn nên độ bền uốn tổng thể tăng [2].
Trong số các loại sợi thực vật, sợi tre gần đây được quan tâm chú ý vì có những tính chất đặc biệt có thể thay thế được cho sợi thuỷ tinh, là loại sợi được sử dụng phổ biến trong chế tạo vật liệu PC [3]. Việt Nam là đất nước đứng thứ 3 thế giới về trữ lượng tre nứa, vì vậy xu hướng nghiên cứu ứng dụng tre nứa vào các lĩnh vực kỹ thuật cao hiện đang phát triển.
Tiếp đó, TS Lê Văn Khỏe cho rằng trong cuộc sống hàng ngày, polymer được hiểu như là vật liệu nhựa thông thường và chúng là chất cách điện. Thuật ngữ 'Dẫn điện' thường được gán cho kim loại hoặc hợp kim. Việc phát hiện ra các polymer dẫn đã mở một hướng phát triển mới trong nghiên cứu và ứng dụng của vật liệu.
Trong cuối những năm 1950 và đầu những năm l960, Nattaetal và Luttiger tổng hợp poliacetylen nhưng sản phẩm đã không thể hiện bất kỳ tính chất dẫn. Dall'Olio và các cộng sự tổng hợp polipyrol trong dung dịch axit sunfuric vào năm 1969, nhưng tính chất cơ và điện của sản phẩm thu được không khả quan. Vào năm 1979, Diaz và đồng nghiệp tại IBM ở San Jose công bố một báo cáo polipyrol (Ppy) có thể tổng hợp dưới dạng một lớp màng phủ lên điện cực trong quá trình oxy hóa điện hóa của pyrol trong acetonitrile.
Một kết quả rất quan trọng đã đạt được trong năm 1977, khi Chem. Comm. đã xuất bản một bài báo có tên là "Tổng hợp điện hóa các polymer dẫn hữu cơ: Dẫn xuất halogen của Poliacetylen, (CH) x". Độ dẫn của màng poliacetylen tăng lên rõ rệt do tiếp xúc với hơi halogen. Từ đó đã mở ra một lĩnh vực mới của hóa học và khái niệm “polymer dẫn” được sinh ra. Với những phát hiện và đóng góp đó Shirakawa, MacDiarmid và Heeger đã được trao giải Nobel hóa học năm 2000.
Trong hơn 30 năm qua, những đặc tính cơ bản của polymer dẫn đã được nghiên cứu nhưng chỉ có ít sản phẩm có ứng dụng thương mại dựa trên nền tảng polymer dẫn được phát triển. Trong tương lai với những tính chất đặc biệt của polymer dẫn, chúng sẽ có nhiều ứng dụng trong công nghệ sản xuất.
TS Lê Văn Khỏe trình bày báo cáo
Hội thảo “Polymer và ứng dụng của polymer” đã được tổ chức thành công, đây là cơ hội để các giảng viên trong Bộ môn hoá học cùng nhau chia sẻ, thảo luận và khám phá những phát hiện mới, những ý tưởng sáng tạo và những hiểu biết về polymer và ứng dụng của polymer. Các bạn sinh viên các lớp K25 ĐHSP Hoá học, K25, K26 ĐHSP KHTN đã tích cực tham gia hội thảo. Hội thảo khoa học “Polymer và ứng dụng của polymer” được tổ chức thành công giúp thúc đẩy sự phát triển của tri thức nói chung và những kiến thức khoa học, thực tiễn về polymer và ứng dụng của polymer nói riêng, đồng thời tạo ra một diễn đàn hợp tác, kết nối, xây dựng nền tảng cho những dự án trong tương lai về polymer của các giảng viên bộ môn Hoá học và sinh viên các ngành ĐHSP Hoá học, ĐHSP KHTN./.
Tin bài: TS. Nguyễn Thị Ngọc Vinh