Những dấu ấn khai mở ngành vật liệu polyme composite tại Việt Nam

Sau khi công cuộc đổi mới được phát động tại Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ VI (năm 1986), nền kinh tế - xã hội Việt Nam đã có bước chuyển mình năng động. Đó là tiền đề cho việc xây dựng chiến lược công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước gắn với nền kinh tế thị trường định hướng Xã hội chủ nghĩa, được đưa ra tại Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ VII (năm 1991).

Giai đoạn này, nguồn viện trợ từ Liên Xô và các nước Đông Âu không còn nữa, đất nước đang từng bước hội nhập kinh tế quốc tế, nền tảng công nghiệp còn rất lạc hậu. Hoàn cảnh đó đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc tìm kiếm các giải pháp vật liệu mới, có sử dụng nguyên liệu nội địa để phát huy nội lực, tạo sức cạnh tranh về giá thành và đảm bảo sự tự chủ trong tiến trình công nghiệp hoá.

Nắm bắt xu thế đổi mới, ngay từ năm 1987, Trung tâm nghiên cứu Vật liệu polyme đã được thành lập tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội theo Dự án VIE/86/035 “ Phát triển sơn và keo trên cơ sở nhựa epoxy biến tính bằng laccol” do Chương trình phát triển Liên hiệp Quốc (UNDP) tài trợ. Giáo sư Trần Vĩnh Diệu là người lãnh đạo Trung tâm, thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu khoa học và sản xuất sản phẩm phục vụ nhu cầu của thị trường. 

Khởi đầu với các vật liệu có tính ứng dụng cao dùng nguyên liệu trong nước

Điểm nổi bật trong nghiên cứu sơn epoxy của GS Trần Vĩnh Diệu là sự khai thác nguyên liệu “cây sơn ta” của Việt Nam và làm chủ công nghệ lõi về sơn epoxy từ “cây sơn ta” (có tên khoa học là Rhus succedanca), xuất phát từ việc khám phá ra đặc điểm phản ứng của laccol - cấu tử chính trong sơn ta.

GS Trần Vĩnh Diệu và các cộng sự đã tách thành công laccol ra khỏi latex và tổng hợp được các polyme mới trên cơ sở laccol, dẫn tới chế tạo thành công hai hệ sơn epoxy - laccol đóng rắn nguội và đóng rắn nóng ở nhiệt độ 120 - 130 ⁰C, với đặc tính là an toàn, cách điện, tạo màng bảo vệ chống ăn mòn tốt.

Từ đó, GS Trần Vĩnh Diệu cùng với các cộng sự tại Trung tâm nghiên cứu Vật liệu polyme đã đưa hàng loạt kết quả nghiên cứu đi vào đời sống xã hội, có sức tiêu thụ trên thị trường. Một công trình phát huy hiệu quả cao là nghiên cứu chế tạo sơn epoxy-laccol chịu được ăn mòn của thực phẩm để bảo vệ các xitec đường sắt chuyên chở nước mắm từ Nam ra Bắc. Trong điều kiện của thập niên 1980 về trước, việc chuyên chở nước mắm thường dùng can nhựa nên dễ bị vỡ trong quá trình vận chuyển, dẫn đến hao hụt, tốn kém và làm hỏng phương tiện. Vì vậy, công trình nghiên cứu này được đưa vào ứng dụng thành công, giúp cho việc vận chuyển được thực hiện dễ dàng, hiệu quả cao.

Năng động bắt nhịp với nền kinh tế thị trường, Trung tâm đã phát triển nhiều sản phẩm keo epoxy laccol được đưa vào dán sành sứ, thuỷ tinh, gỗ, cao su với kim loại… đạt độ bền cao. Ví dụ, hợp kim nhôm AMG - 6 là vật liệu khó dán (vì độ bắt keo kém), nhưng đưa epoxy laccol dán hợp kim này đã đạt độ bền đứt 2900 N/cm ². 

Không dừng lại ở dòng sản phẩm phục vụ sản xuất hàng tiêu dùng, nghiên cứu của GS Trần Vĩnh Diệu đã tiến sang các công trình công nghiệp lớn, chế tạo “gối cầu chịu tải 120 tấn” bằng cao su cốt bản thép với keo dán epoxy laccol. Từ lúc đầu thử nghiệm chế thử 60 gối tại Xí nghiệp cơ giới số 6 (thuộc Liên hiệp xí nghiệp cầu Thăng Long), sau đó chính thức thử nghiệm thành công ở cầu Gián Khẩu (Ninh Bình), rồi được sản xuất hàng loạt, phục vụ hàng chục cây cầu trên cả nước. Bên cạnh đó, còn có các công trình cốt sợi polyme composite cho tranh sơn mài mảng lớn, lá chắn, mũ bảo vệ cho cảnh sát; chế tạo các panel composite làm trần cho toa xe thế hệ 2; chi tiết composite nội thất cho ô tô chở khách...

Ở thời điểm kinh tế khó khăn và kỹ thuật lạc hậu lúc bấy giờ, nghiên cứu của GS Trần Vĩnh Diệu có ý nghĩa vô cùng quan trọng. Những giải pháp vật liệu polyme composite đó có ý nghĩa hết sức thiết thực cho các doanh nghiệp, giúp hạ giá thành sản phẩm và tạo được nguồn cung cấp nội địa thay thế nhiều vật liệu nhập khẩu. 

Công trình nghiên cứu vật liệu polyme composite phục vụ quốc phòng

Một đóng góp đặc biệt quan trọng của GS Trần Vĩnh Diệu là nghiên cứu chế tạo thành công mái vòm chứa máy bay chiến đấu. Do mái vòm bằng thép-bê tông có nhược điểm nặng nề và giá thành rất cao, nên bài toán đặt ra là cần vật liệu thay thế có độ bền tương đương thép, lại nhẹ hơn, rẻ tiền, dễ chế tạo, lắp đặt. Đây là điều mà Bộ Quốc phòng và Quân chủng Phòng không Không quân hết sức trăn trở.

Thời điểm thập niên 1990, việc làm chủ công nghệ polyme composite phục vụ quốc phòng đã trở thành yêu cầu cấp thiết. Khi nhận được yêu cầu đặt hàng của Quân chủng Phòng không Không quân, GS Trần Vĩnh Diệu phải giải quyết hai vấn đề kỹ thuật hóc búa. Thứ nhất là thành phần hỗn hợp của vật liệu, trong đó phải ưu tiên sử dụng nguyên liệu sẵn có trong nước để hạ giá thành mà không ảnh hưởng đến độ bền công trình. Thứ hai là thiết kế kết cấu vòm, cùng cách định vị để đảm bảo cứng vững, dễ chế tạo, vận chuyển, lắp đặt… 

Sau một năm nghiên cứu tìm hiểu các phương án, Trung tâm nghiên cứu Vật liệu polyme đã thử nghiệm hơn 1.500 mẫu và phải 4 lần thay đổi kết cấu mới hoàn thiện được bản thiết kế kỹ thuật. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng composite gia cường bằng sợi thủy tinh kết hợp với bột vô cơ để chế tạo nhà vòm che máy bay. Composite gia cường bằng sợi thủy tinh vẫn có những khiếm khuyết, nên bột vô cơ giúp khắc phục, tăng cường độ bền cho vật liệu. Một sáng tạo quan trọng là sử dụng một hợp chất giá rẻ trong khoan thăm dò dầu khí để làm phụ gia, qua đó giảm được 40% giá thành, lại tăng sức bền vật liệu lên 30%. 

Tháng 9 năm 1995, Trung tâm chính thức thực hiện Dự án số 28-95/HĐKHCN “Chế tạo các loại nhà vòm kích thước lớn kết cấu đặc biệt bằng vật liệu polyme composite”. Về thực chất là chế tạo nhà vòm che máy bay MiG-21 có kích thước cao 6m, chiều rộng chân 12m, dài 17m, độ dày mái vòm chỉ 6mm-10mm. Do đã được chuẩn bị kỹ từ trước về công nghệ và thiết kế, nên việc chế tạo, lắp đặt 29 nhà vòm cho dự án này tại Sân bay Kép được thực hiện khá nhanh gọn, đạt kết quả tốt. Qua sử dụng cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc bảo quản chống xuống cấp cho máy bay, bảo đảm chế độ duy tu bảo dưỡng máy bay cũng như sức khỏe của kỹ sư, phi công và công nhân làm việc, trực chiến tại sân bay.

Từ thành công này, công nghệ sản xuất mái vòm máy bay tiêm kích đã được định hình, tiếp tục tiếp tục thực hiện dự án chế tạo loại vòm cho máy bay tiêm kích Su B có kích thước lớn hơn (cao 8m, rộng 16m, dài 25m), chịu được gió cấp 12. Bên cạnh đó, Trung tâm nghiên cứu Vật liệu polyme còn chế tạo loại vòm che tháp pháo xe tăng bảo vệ bờ biển, loại vòm này kích cỡ nhỏ hơn của máy bay phản lực để bảo đảm thao tác thuận tiện trong bảo quản và huấn luyện, chiến đấu. Từ năm 1995 đến năm 2000, GS Trần Vĩnh Diệu và Trung tâm tâm nghiên cứu Vật liệu polyme đã đã chế tạo, lắp đặt được 53 mái vòm cái trên 4 sân bay ở các tỉnh phía Bắc, đóng góp vào sự tự chủ về công nghiệp quốc phòng của Việt Nam trong bối cảnh quy mô nền kinh tế còn rất khiêm tốn, đất nước chỉ vừa thoát khỏi khủng hoảng kinh tế - xã hội trầm trọng.

Trọn vẹn tâm huyết với công trình gắn đá tạo hình Lá cờ Tổ quốc tại Lăng Chủ tịch Hồ Chí Minh

Là người tiên phong khai mở ngành vật liệu polyme composite của Việt Nam và vẫn tiếp tục nghiên cứu, tạo nên nhiều dấu ấn nổi bật hiện nay, nhưng đối với GS Trần Vĩnh Diệu, công trình mà ông tâm đắc nhất vẫn là “Nghiên cứu công thức keo kết cấu từ nhựa epoxy và công nghệ dán các loại đá quý phục vụ công trình Lăng Chủ tịch Hồ Chí Minh”.

Đây không chỉ đơn thuần là công trình khoa học có ý nghĩa to lớn về chính trị mà nó còn là sự kết tinh- hợp lực của ông với người vợ yêu quý của mình là PGS. Lê Thị Phái. Hiện nay, công nghệ sản xuất keo dính đá đã rất phát triển. Nhưng vào những năm 1974 - 1975, trong bối cảnh chiến tranh thiếu thốn, trình độ khoa học kỹ thuật còn lạc hậu, điều kiện thí nghiệm và chế thử còn hạn chế, thì việc sáng tạo ra loại keo dán đặc biệt, có khả năng kết dính cao, bền vững lâu dài là việc không hề đơn giản. 

Với tình cảm sâu sắc dành cho Chủ tịch Hồ Chí Minh tinh thần sáng tạo trong mọi hoàn cảnh, GS Trần Vĩnh Diệu và PGS Lê Thị Phái cùng những cộng sự của mình nghiên cứu miệt mài trong 4 tháng, tìm kiếm loại đá đỏ phù hợp, cắt thành từng mảnh nhỏ và đã dán hơn 4.000 mảnh đá nhỏ thành 96 tấm đá lớn. Kết quả là hình ảnh lá cờ búa liềm và quốc kỳ bằng đá với diện tích 30m2 đã hiện ra trên Lăng Bác Hồ vào đúng ngày giải phóng hoàn toàn miền Nam, thống nhất đất nước 30/4/1975.

--------------------------------------

Ghi nhận những thành tựu của GS Trần Vĩnh Diệu đóng góp cho tiến trình công nghiệp hoá của đất nước, công trình nghiên cứu các vật liệu tổ hợp chất lượng cao có sử dụng nguyên liệu Việt Nam đã được trao Giải thưởng Nhà nước lần thứ nhất vào năm 2000. Cũng trong năm 2000, GS. Trần Vĩnh Diệu được tao tặng danh hiệu Anh hùng Lao động.

Những công trình không chỉ là thành tựu khoa học công nghệ mà còn phản ánh tinh thần đổi mới sáng tạo, ý chí tự chủ, nghị lực vượt qua mọi khó khăn để đóng góp cho tiến trình công nghiệp hoá đất nước.

NQL