Nghiên cứu, chế tạo biến tử áp điện ứng dụng trong các thiết bị thủy âm - siêu âm

Sóng âm và siêu âm là phương thức truyền tin, định vị chủ chốt dưới lòng đại dương, việc sở hữu công nghệ thủy âm vượt trội được xem là chiến lược cốt lõi để nâng cao ưu thế quân sự và phòng thủ biển đảo. Tuy nhiên, tại Việt Nam, phần lớn các thiết bị thu phát sóng âm - siêu âm hiện nay vẫn phải nhập khẩu hoàn toàn.

Để giải quyết bài toán này và hiện thực hóa mục tiêu thay thế hàng nhập ngoại, nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Khoa học - Đại học Huế đã đẩy mạnh các nghiên cứu chuyên sâu về biến tử áp điện - thành phần được coi là "linh hồn" của mọi thiết bị thủy âm.

Thực hiện Quyết định số 1187/QĐ-TTg ngày 04/8/2020 của Thủ tướng Chính phủ về việc phê duyệt Chương trình phát triển vật lý giai doạn 2021 - 2025, Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ đã ban hành Quyết định số 2676/QĐ-BKHCN ngày 29/12/2022, phê duyệt nhiệm vụ "Nghiên cứu, chế tạo biến tử áp điện ứng dụng trong các thiết bị thủy âm - siêu âm", mã số ĐTĐL.CN-34/23, do PGS.TS. Võ Thanh Tùng làm chủ nhiệm, hướng tới các mục tiêu sau:

Chế tạo vật liệu áp điện gốm PZT (loại cứng và mềm) ở quy mô công nghiệp;

Xây dựng quy trình chế tạo biến tử áp điện đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe cho thiết bị siêu âm quan trắc biển;

Tạo tiền đề khôi phục và sản xuất mới các đầu dò thủy âm quân sự và thiết bị siêu âm công suất cao tại Việt Nam.

Kết quả đã đạt được của nhiệm vụ:

Sau 3 năm triển khai quyết liệt, nhiệm vụ đã hoàn thành các mục tiêu đặt ra, khẳng định năng lực tự chủ công nghệ của đội ngũ nhà khoa học Việt Nam:

- Chế tạo thành công 500g vật liệu gốm áp điện cứng (TH3-A) và 500g vật liệu gốm mềm (CH-3) đạt các chỉ số độ nhạy d33 lên đến 600 pC/N;

- Sản xuất 100g vật liệu áp điện không chì với nhiệt độ Curie đạt 350°C;

- Cung cấp 100 chiếc biến tử dạng đĩa tròn đạt độ ổn định nội trở và điện dung, sẵn sàng cho các thiết bị thu phát tín hiệu;

- Xây dựng thành công 03 sơ đồ quy trình sản xuất vật liệu và biến tử ở quy mô với công suất ~1kg/mẻ, bao gồm đầy đủ các thông số kỹ thuật tối ưu từ nghiền, nung sơ bộ đến thiêu kết và phân cực;

(Các sản phẩm đã được Viện Kỹ thuật Hải quân (Bộ Quốc phòng) và đơn vị độc lập đánh giá, kiểm định đạt yêu cầu).

- Xuất bản 01 sách chuyên khảo về biến tử áp điện và ứng dụng;

- Công bố 03 bài báo đăng trên các tạp chí uy tín thuộc danh mục SCI/SCIE; 03 công bố trong nước và 03 công bố được đăng trong Hội nghị khoa học cấp Quốc gia;

- Được cấp 01 Bằng độc quyền Giải pháp hữu ích vào tháng 02/2025;

- Đào tạo thành công 07 thạc sĩ và hỗ trợ đào tạo 03 nghiên cứu sinh.

* Danh mục sản phẩm khoa học dự kiến ứng dụng, chuyển giao:

- Hệ gốm áp điện mềm và cứng có các tính chất áp điện đáp ứng nhu cầu ứng dụng trong lĩnh vực thủy âm;

- Thiết bị đo độ sâu bằng siêu âm, Thiết bị làm già hóa rượu bằng siêu âm

Các thành viên Hội đồng nghiệm thu đánh giá cao những đóng góp của Chủ nhiệm và Cơ quản chủ trì; phần báo cáo tổng kết và báo cáo tóm tắt phù hợp với yêu cầu của một báo cáo khoa học; về số lượng, khối lượng, tiến độ và chất lượng sản phẩm đều đạt yêu cầu nhiệm vụ. Với kết quả đạt được, Hội đồng nhất trí nghiệm thu đề tài mức "Đạt". Đồng thời, yêu cầu nhóm nghiên cứu tiếp thu các nội dung và chỉnh sửa cho phù hợp, hoàn thiện hồ sơ trình Bộ Khoa học và Công nghệ ra quyết định công nhận kết quả của nhiệm vụ.