Nữ tiến sĩ thử sức với ‘vật liệu tự lành’

Tìm sự khác biệt

Sau 8 năm tổ chức (từ năm 2014), giải thưởng Tạ Quang Bửu đã trở thành giải thưởng danh giá do Bộ Khoa học và Công nghệ trao cho tác giả của các công trình khoa học xuất sắc được thực hiện tại Việt Nam và công bố trên tạp chí khoa học quốc tế uy tín. Giải thưởng góp phần thúc đẩy nghiên cứu khoa học cơ bản nói riêng và khoa học công nghệ Việt Nam nói chung tiếp cận trình độ quốc tế, tạo tiền đề cho khoa học và công nghệ của đất nước hội nhập và phát triển.

PGS.TS Nguyễn Thị Lệ Thu sinh năm 1982 tại TP HCM. Bà tốt nghiệp đại học ngành công nghệ vật liệu tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP HCM năm 2005.

Cuối năm 2005, bà bắt đầu chương trình nghiên cứu sinh với GS Arend Jan Schouten và GS Gerrit ten Brinke tại Trường Đại học Groningen, Hà Lan. Năm 2010, bà tiếp tục nghiên cứu sau Tiến sĩ với GS Filip du Prez tại Trường Đại học Ghent, Vương quốc Bỉ. Từ năm 2013, bà là giảng viên bộ môn Công nghệ Vật liệu Polyme của Trường Đại học Bách Khoa (Đại học Quốc gia TP HCM).

Với công trình nghiên cứu ứng dụng trong việc tạo ra vật liệu cao cấp như vật liệu trong các thiết bị y tế và cấy ghép y khoa, TS Nguyễn Thị Lệ Thu đã trở thành nữ nhà khoa học duy nhất của giải thưởng Tạ Quang Bửu năm 2022. Đây cũng là năm thứ 3 Giải thưởng Tạ Quang Bửu vinh danh một nhà khoa học nữ.

Thế giới hiện đang trong giai đoạn bùng nổ các nghiên cứu và phát triển các ứng dụng mới về vật liệu polymer tự lành. Vật liệu tự lành (self-healing materials) là một công nghệ nổi trội thu hút sự quan tâm của cộng đồng khoa học và công nghiệp trên thế giới với sự vào cuộc của nhiều tập đoàn lớn như: Bayer, Nissan, LG Electronics, RadTech, Toray Advanced Composites, Evonik Industries...

Nhờ một số cơ chế đặc biệt, vật liệu có thể tự phục hồi các tổn thương (vết thủng, vết xước, vết cắt…) để trở về trạng thái gần như nguyên vẹn ban đầu. Từ đó, các sản phẩm làm bằng vật liệu tự lành có độ bền cao, hiệu quả kinh tế hơn nhờ nâng cao hiệu năng sử dụng, giảm thiểu chi phí sửa chữa, tiết kiệm năng lượng, tài nguyên và chất thải.

Công trình nghiên cứu của PGS Nguyễn Thị Lệ Thu đã góp phần xây dựng một hướng nghiên cứu mới của thế giới và khởi đầu cho việc phát triển các sản phẩm vật liệu tự lành tại Việt Nam. Điều đáng tự hào là toàn bộ tác giả nghiên cứu công trình đều là người Việt, thực hiện hoàn toàn ở Việt Nam, với các thiết bị tại Việt Nam. Công trình đã được trích dẫn 40 lần trên các tạp chí và sách chuyên ngành vật liệu khoa học trên thế giới.

PGS Lệ Thu thông tin thêm: Công trình nghiên cứu chế tạo một hệ vật liệu polyuretan có cơ tính cao đồng thời kết hợp được tính năng “tự lành” vết rạn nứt và vết cắt, nhờ vào cấu trúc phân tử chứa liên kết thuận nghịch Diels-Alder không nằm ngẫu nhiên mà được thiết kế đặc biệt sắp xếp tại vị trí bề mặt phân pha.

Đối với các công trình nghiên cứu trước đây trên thế giới, vật liệu polyuretan trên cơ sở liên kết thuận nghịch Diels-Alder đều có cơ tính thấp hoặc chỉ có thể “tự lành” ở nhiệt độ cao (110-180 độ C). Và sự khác biệt, mới mẻ trong hệ vật liệu nghiên cứu trong công trình này là vật liệu polyuretan trên cơ sở liên kết Diels-Alder được công bố đầu tiên trên thế giới cho thấy có tính năng “tự lành” tốt ở nhiệt độ dịu nhẹ (60-70 độ C) mà vẫn đảm bảo có cơ tính cao. Đây chính là điểm độc đáo nhất của nghiên cứu.

Đánh giá về công trình này, TS Nguyễn Thanh Sơn - Viện Nghiên cứu Công nghệ quốc gia cho biết: Công trình của PGS.TS Nguyễn Thị Lệ Thu triển khai theo hướng phát triển tính năng tự lành (self healing) và nâng cấp cơ tính của PU composite theo cơ chế D-A. Vật liệu PU khá bền và rẻ, có thể tổng hợp từ nhiều nguồn nguyên liệu đã qua sử dụng như dầu cọ, dầu ăn nên tốt cho môi trường. Có thể nói, đây là bước đi tiên phong trong xu hướng vật liệu PU composites tự lành, một hướng rất có tiềm năng ở Việt Nam.

Nhiều triển vọng

Để có những thành công ngày hôm nay, PGS.TS Nguyễn Thị Lệ Thu và cộng sự đã bắt tay vào nghiên cứu vật liệu polymer tự lành từ khoảng năm 2013. Nhóm nghiên cứu đã nỗ lực trang bị cho mình các kỹ thuật phân tích phức tạp và chuyên sâu về khoa học vật liệu trong điều kiện thí nghiệm tại Việt Nam như: Kỹ thuật cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H NMR), nhiễu xạ tia X góc rộng (XRD), tán xạ tia X góc rộng (WAXS)… Để triển khai được nghiên cứu, nhóm phải đầu tư, trang bị các thiết bị chế tạo, phân tích đắt tiền như máy phân tích nhiệt quét vi sai (DSC), kính hiển vi điện tử quét (SEM)... mà không phải phòng thí nghiệm nào trên thế giới cũng được có.

Công trình nghiên cứu của PGS Lệ Thu đã mở ra nhiều ứng dụng trong lĩnh vực khoa học vật liệu. Trong lĩnh vực y sinh, vật liệu có thể ứng dụng cấy ghép da, làm keo dán vết thương, da nhân tạo... Thế giới đã sử dụng PU để chế tạo các điện cực tiếp xúc gắn lên da đo điện tim đồ hoặc điện não đồ. Với tính chất tự lành, đặc tính cơ học tốt, bền nhiệt, kéo dãn… vật liệu giúp sản phẩm tăng tuổi thọ đáng kể. Vật liệu cũng mở ra ý tưởng làm màng phủ thông minh tự làm lành vết trầy xước cho xe hơi hay điện thoại hoặc chế tạo sơn có độ bóng cao, kháng hóa chất và tia cực tím sử dụng cho ngành sản xuất ô tô.

Theo PGS Nguyễn Thị Lệ Thu, giải thưởng Tạ Quang Bửu thật sự là nguồn động viên lớn lao cho các nhà khoa học, thúc đẩy hoạt động khoa học công nghệ có chất lượng ở Việt Nam. Diễn đàn kinh tế thế giới đã bình chọn “vật liệu tự lành” là một trong 10 công nghệ nổi trội nhất của năm 2013, và đây cũng là năm mà nhóm nghiên cứu của chúng tôi hình thành.

Công trình được lựa chọn trao giải là một trong số các nghiên cứu mà nhóm chúng tôi đang theo đuổi bắt nguồn từ cảm hứng của xu hướng bùng nổ các nghiên cứu về vật liệu tự lành trên thế giới, mặc dù quá trình từ nghiên cứu cơ bản đến thương mại hóa vật liệu mới này vẫn đang thử thách các nhà khoa học. “Cho dù các kết quả đạt được mới chỉ là bước đầu và con đường đến ứng dụng thực tế vẫn còn dài, nhưng những hiểu biết tích lũy được từ các nghiên cứu này sẽ là động lực giúp chúng tôi tiếp tục theo đuổi niềm đam mê nghiên cứu của mình”, PGS Nguyễn Thị Lệ Thu bày tỏ.

Dẫu vậy, sau vinh danh, công trình nghiên cứu này sẽ được hỗ trợ như thế nào là trăn trở của PGS Nguyễn Thị Lệ Thu. Bởi thế, bà mong muốn trong thời gian tới sẽ có thêm nhiều nguồn tài trợ nghiên cứu với quy trình xét chọn và đánh giá nghiêm ngặt nhưng đơn giản hóa các thủ tục để tạo điều kiện cho các nhà khoa học làm nghiên cứu một cách chất lượng nhất. n

PGS.TS Nguyễn Thị Lệ Thu được biết tới là nhà khoa học nữ xuất sắc có nhiều bài đăng trên các tạp chí quốc tế chuyên ngành và tạp chí trong nước có uy tín. Tính đến năm 2018, bà là là tác giả chính và đồng tác giả của 32 bài báo đăng trên các Tạp chí quốc tế chuyên ngành và 18 bài đăng ở các tạp chí trong nước có uy tín, là đồng tác giả của 2 bằng sáng chế quốc tế, chủ trì 2 đề tài NAFOSTED và 2 đề tài cấp sở, cấp Đại học Quốc gia TPHCM. Bà từng được trao giải thưởng Nhà khoa học nữ xuất sắc và học bổng nghiên cứu khoa học cho các nhà nghiên cứu nữ tiềm năng của Việt Nam do Hội đồng khoa học L’Oreal – UNESCO Vì sự phát triển phụ nữ trong khoa học bình chọn năm 2017.