Dự án có giá trị thực tiễn, khả năng ứng dụng cao

– Do biến đổi khí hậu, các đợt nắng nóng diễn ra khắc nghiệt và dài hơn. Mặt khác, quá trình đô thị hóa nhanh còn gây ra hiện tượng “đảo nhiệt đô thị” (nhiệt độ ở vùng đô thị cao hơn so với các vùng lân cận từ 3 đến 10 độ C vào mùa nắng nóng). Chính vì vậy, nhóm học sinh Trường THPT chuyên Chu Văn An (thành phố Lạng Sơn) đã nghiên cứu, chế tạo sơn phản xạ nhiệt mặt trời, bền thời tiết, có khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn phù hợp với tình hình thực tiễn.

Đầu năm học 2021 – 2022, nhóm học sinh gồm Nguyễn Quang Dũng, lớp 11G và Vũ Huy Hoàng, lớp 10C1, Trường THPT chuyên Chu Văn An đã thực hiện dự án “Nghiên cứu, chế tạo sơn phản xạ nhiệt mặt trời, bền thời tiết, có khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn”. Đề tài do cô Bùi Hương Giang, giáo viên nhà trường hướng dẫn.

Nhóm nghiên cứu tiến hành thực hiện dự án

Em Nguyễn Quang Dũng cho biết: Qua tìm hiểu chúng em được biết, để giảm tác động của hiệu ứng đảo nhiệt đô thị có nhiều cách khác nhau. Trong đó, sử dụng lớp phủ có khả năng phản xạ nhiệt là một trong những cách làm có hiệu quả cao. Sử dụng lớp phủ phản xạ nhiệt còn làm giảm chi phí điện năng cho các thiết bị làm mát, qua đó giảm lượng khí CO2 phát thải (để tạo ra lượng điện được tiết kiệm). Mặt khác, hiện nay, các công trình kiến trúc và xây dựng dân dụng (nhà ở, tòa nhà cao tầng…) đều sử dụng sơn phủ hữu cơ để trang trí và bảo vệ. Thời gian sử dụng của lớp sơn phủ hữu cơ này phụ thuộc vào nhiều yếu tố môi trường như: nhiệt độ, độ ẩm, tia tử ngoại (UV), vi sinh vật… Đối với điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm như ở Việt Nam, vi sinh vật phát triển nhanh, làm lớp sơn hữu cơ phủ lên tường các công trình xây dựng nhanh bị xuống cấp và gây mất thẩm mỹ. Trên cơ sở kiến thức đã học và tự tìm hiểu, chúng em đã nhen nhóm ý tưởng muốn chế tạo một hệ sơn có khả năng chống nóng, bền thời tiết, có khả năng kháng khuẩn. Ý tưởng của chúng em đã nhận được sự đồng tình và ủng hộ thực hiện dưới sự hướng dẫn của cô Giang.

Trong quá trình thực hiện dự án này, các em học sinh đã tìm hiểu được nano TiO2 có khả năng phản xạ ánh sáng mặt trời tốt, làm tăng độ bền thời tiết của màng sơn. Nhưng do các hạt nano TiO2 kém tương thích, khó trộn lẫn với các chất tạo màng hữu cơ/nhựa acrylic nên để tăng cường sự phân tán của hạt nano nói trên trong chất tạo màng, nhóm nghiên cứu đã biến tính hữu cơ hạt nano TiO2 để có thể phân tán tốt trong các polyme và tăng cường tính diệt khuẩn. Nhóm nghiên cứu chọn sử dụng phụ gia bạc – kẽm zeolite (Ag-Zn/zeolite) là một phụ gia diệt khuẩn thân thiện với môi trường và an toàn với người sử dụng (được ứng dụng trong nha khoa, bảo quản thực phẩm và lớp phủ bảo vệ). Phối kết hợp nano TiO2 biến tính hữu cơ, phụ gia kháng khuẩn với acrylic nhũ tương nhằm nâng cao độ bền cơ học, tăng khả năng phản xạ nhiệt mặt trời, nâng cao độ bền thời tiết, hiệp đồng hiệu quả kháng khuẩn cho màng sơn acrylic định hướng ứng dụng trong các công trình xây dựng và kiến trúc.

Cô Bùi Hương Giang, giáo viên hướng dẫn chia sẻ: Trong quá trình thực hiện dự án, do tình hình dịch COVID-19 diễn biến phức tạp nên việc thực hiện dự án mất thời gian vì phải chờ mua bổ sung hóa chất, đồ dùng… và việc liên hệ, phối hợp với các cơ sở nghiên cứu cũng có phần khó khăn hơn. Tuy vậy, các em học sinh vẫn rất nỗ lực cố gắng thực hiện đề tài đạt kết quả tốt.

Trải qua quá trình nghiên cứu, nhóm đã tìm được điều kiện tối ưu để biến tính hữu cơ hạt nano TiO2 và tỉ lệ thích hợp của các hợp phần để chế tạo màng sơn. Các thí nghiệm kiểm chứng cho thấy, màng sơn có khả năng chịu mài mòn tốt, bền nhiệt, bền thời tiết, kháng khuẩn cao (tiêu diệt được toàn bộ vi khuẩn E.coli và S.aureus sau 24 giờ thử nghiệm). Đặc biệt, màng sơn có khả năng chống nóng, làm mát tốt (nhiệt độ bề mặt giảm 11 độ C, nhiệt độ không khí trong buồng thử nghiệm giảm 7,5 độ C so với buồng đối chứng không được sơn).

Thầy Mông Thanh Thủy, Hiệu trưởng Trường THPT chuyên Chu Văn An cho biết: Khi thực hiện dự án này, chúng tôi rất may mắn nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ từ các bậc phụ huynh. Trong quá trình thực hiện dự án chúng tôi thấy được sự trưởng thành và sự kiên trì, nghiêm túc của các em trong cả quá trình thực hiện. Thời gian tới, nhà trường tiếp tục tạo điều kiện để các em học sinh phát huy khả năng sáng tạo, nghiên cứu ra nhiều dự án có ứng dụng cao và thân thiện với môi trường.

“Nghiên cứu, chế tạo sơn phản xạ nhiệt mặt trời, bền thời tiết, có khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn” là một dự án mang “hơi thở” cuộc sống, đã được thử nghiệm tại một số công trình xây dựng và nhận được nhiều phản hồi tích cực từ phía người sử dụng. Được biết, trong cuộc thi Khoa học kỹ thuật cấp Quốc gia dành cho học sinh trung học năm học 2021 – 2022, dự án đã giành giải nhì. Ngoài ra, dự án đang trong quá trình hoàn thiện và đưa vào quy trình sản xuất cung cấp sản phẩm đến tay người tiêu dùng. Mong rằng trong tương lai, dự án sẽ được nhân rộng và sử dụng rộng rãi trên thị trường.