scientific and technological review

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ

ĐẶC SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ / SỐ ĐẶC BIỆT 2016 1

Scientific and Technological Review

SỐ ĐẶC BIỆT CHÀO MỪNG KỶ NIỆM60 NĂM TRUYỀN THỐNG ĐÀO TẠO 1956 - 2016

ISSN 0866-7772

2


ĐẶC SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ / SỐ ĐẶC BIỆT 2016

3 Huân chương Lao động hạng Ba (các năm 1960; 1964 và 1968)1 Huân chương Lao động hạng Nhì (năm 1985) 1 Huân chương Lao động hạng Nhất (năm 1997)1 Huân chương Chiến công hạng Ba (năm 1990)1 Huân chương Độc lập hạng Ba (năm 2002)1 Huân chương độc lập hạng Nhì (năm 2006)1 Huân chương Độc lập hạng Nhất (năm 2011)

Cờ thi đua của Bộ Công Thương, Bộ GD&ĐT, UBND tỉnh Phú Thọ (1959, 1961, 1966, 1976, 1981, 1982, 1983, 1984, 1985, 1988, 1989, 1996, 2006, 2007, 2010, 2013, 2015, 2016)

Bằng khen của Bộ trưởng Bộ Công Thương, Chủ tịch UBND tỉnh Phú Thọ...

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌCơ sở 1: Số 9, đường Tiên Sơn, phường Tiên Cát, thành phố Việt Trì, tinh Phu Tho.

Cơ sở 2: xa Tiên Kiên, huyện Lâm Thao, tinh Phu Tho. Điện thoại: (84) 210 3829247 / 3848636; Fax: (84) 210 3827306/3818867;

Website: vui.edu.vn Email: [email protected]

THÀNH TÍCH CỦA NHÀ TRƯỜNG



Chịu trách nhiệm xuất bản:NGƯT.TS. Vũ Đình Ngo

Hiệu trưởng Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì

Chịu trách nhiệm nội dung:NGƯT.TS. Quản Đình Khoa

Ban biên tập:NGƯT.TS. Quản Đình Khoa - Trưởng banTS. Trần Thị Hằng - Phó trưởng banTS. Nguyễn Minh Tuấn - Phó trưởng ban

• Các thành viên:NGND.GS.TS. Nguyễn Trong UyểnNGND.TS. Nguyễn Đình HợiGS.TS.Trần Tứ HiếuGS.TS. Ngô Duy CườngTS. Lê Thanh TâmThS. Nguyễn Gia KhoáiTS. Nguyễn Minh QuýTS. Đào TùngTS. Nguyễn Hồng TháiTS. Lê Hùng CườngTS. Võ Thành PhongTS. Lê Văn Liên

• Trình bày: Kiều Công Chính

Giấy phép xuất bản số 06/GP-XB ĐS do Cục Báo chí - Bộ Thông tin và Truyền thông cấp ngày 13 tháng 01 năm 2016.- Cơ sở 1: Số 9, đường Tiên Sơn, phường Tiên Cát, thành phố Việt Trì, tinh Phu Tho.- Cơ sở 2: xa Tiên Kiên, huyện Lâm Thao, tinh Phu Tho. Điện thoại: (84) 210 3829247 / 3848636;Fax: (84) 210 3827306 / 3818867; Website: http://www.vui.edu.vnEmail: [email protected]

THƯ NGỎQuý độc giả kính mến!

Nhân dịp kỷ niệm 60 năm truyền thống đào tạo và 34 năm ngày Nhà giáo Việt Nam 20-11, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì ra mắt Đặc san Khoa học và Công nghệ số đặc biệt. Để Đặc san này được xuất bản, phải kể đến sự quan tâm đặc biệt của Ban lãnh đạo Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì, cũng như sự đóng góp, ủng hộ về mặt khoa học của các tác giả, sự đổi mới về hình thức, chất lượng của các cán bộ làm công tác biên tập và xuất bản. Nhân dịp này, Ban Biên tập xin gửi lời kính chúc sức khỏe, sự cảm ơn sâu sắc tới Ban lãnh đạo Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì, các tác giả, cộng tác viên đã đồng hành cùng chúng tôi trong thời gian qua.

Đặc san này đăng tải các công trình nghiên cứu có hàm lượng khoa học, tính ứng dụng cao về những vấn đề thuộc các lĩnh vực Khoa học Kỹ thuật Công nghệ, Tự nhiên và Xã hội: Hóa vô cơ, Hóa hữu cơ, Hóa phân tích, Hóa môi trường, Công nghệ Thông tin, Kỹ thuật Điện, Điện tử, Tự động hóa, Cơ khí, Quản lý - Giáo dục… Các công trình khoa học công bố trên Đặc san góp phần quan trọng vào việc nâng cao chất lượng đào tạo trong Nhà trường, là cơ sở đào luyện tri thức, tạo đà thăng hoa cho tư duy, sáng tạo trong nghiên cứu, đồng thời cũng là kênh thông tin hữu ích để các nhà khoa học trong và ngoài Trường trao đổi các vấn đề mới về Khoa học và Công nghệ.

Phát triển Khoa học và Công nghệ cùng với Giáo dục và Đào tạo là động lực then chốt để phát triển đất nước nhanh và bền vững. Chúng tôi hy vọng sẽ nhận được nhiều hơn nữa sự quan tâm, đóng góp của các Quý tác giả, cộng tác viên và bạn đọc để Đặc san Khoa học và Công nghệ Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì ngày càng được nâng cao về chất lượng khoa học, hòa nhịp chung vào công tác nghiên cứu khoa học, truyền thông trong nước và thế giới.

Nhân dịp Lễ hội 60 năm truyền thống đào tạo Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì và kỷ niệm 34 năm ngày Nhà giáo Việt Nam 20-11, chúng tôi xin gửi lời kính chúc tới toàn thể Quý tác giả, cộng tác viên, độc giả, Thầy Cô giáo, cựu học sinh-sinh viên, sinh viên sức khỏe, hạnh phúc và thành đạt.

Trân trọng! Ban biên tập

4



TIN TỨC - SỰ KIỆN

CÁC HOẠT ĐỘNG TRONG CHƯƠNG TRÌNH TÌNH NGUYỆN CỦA SINH VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC DONGSHIN - HÀN QUỐC

TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ

Nằm trong hoạt động liên kết đào tạo giữa Trường Đại hoc Dongshin - Hàn Quốc và Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì, nhằm tăng cường sự hiểu biết lẫn nhau giữa hai trường và góp phần củng cố tình hữu nghị, đoàn kết và hợp tác giữa hai dân tộc Việt Nam - Hàn Quốc, từ ngày 15/8 đến ngày 19/8/2016 đoàn cán bộ, sinh viên trường Đại hoc DongShin - Hàn Quốc đa sang thăm, giao lưu và tổ chức một số hoạt động tình nguyện tại Nhà trường.

Với chương trình tình nguyện tổ chức trong 5 ngày, Đoàn cán bộ, sinh viên trường Đại hoc Dongshin đa phối hợp với Nhà trường đồng thời tổ chức nhiều hoạt động. Tại khu vực giảng đường,

đoàn tổ chức khám, chữa bệnh đông Y cho cán bộ, giảng viên, nhân viên Nhà trường; tổ chức dạy tiếng Hàn; cắt tóc cho sinh viên, dạy sinh viên tập làm chơi một số trò chơi của Hàn Quốc. Bên cạnh đó, đoàn còn tổ chức nhóm tình nguyện đóng bàn ghế gỗ tặng Nhà trường tại cơ sở Việt Trì, giao lưu bóng chuyền và bóng đá, giao lưu văn nghệ.

Những sinh viên tham gia chương trình tình nguyện lần này là những sinh viên có thành tích nghiên cứu tốt và hoc tập tổt, có tinh thần tham gia các hoạt động tình nguyện và mong muốn giao lưu trao đổi hoc hỏi kiến thức với các bạn sinh viên nước ngoài. Khi được hỏi về cảm nhận của mình khi đến với Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì, bạn sinh viên Lee trong đoàn đa hào hứng chia sẻ: “Trường của các bạn có nhiều cây xanh xen kẽ các day phòng hoc nhìn rất đẹp và sạch sẽ, các bạn sinh viên của trường tiếp đón rất nồng nhiệt, cảm ơn các bạn đa nhiệt tình giup đỡ chung tôi”.

Tất cả các hoạt động luôn diễn ra trong bầu không khí đoàn kết, hữu nghị, gắn bó thân thiết và thu hut được nhiều sinh viên của Trường tham gia.

GẶP MẶT CỰU HỌC SINH - SINH VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ

Nằm trong khuôn khổ các hoạt động chuẩn bị hướng tới kỷ niệm 60 năm truyền thống đào tạo. Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì đa tổ chức buổi “Gặp mặt giữa cán bộ lanh đạo Nhà trường với đại biểu cựu hoc sinh - sinh viên hướng tới kỷ niệm 60 năm truyền thống đào tạo Đại hoc Công nghiệp Việt Trì ”.

Tham dự buổi gặp mặt có NGƯT.TS.Vũ Đình Ngo - Hiệu trưởng Nhà trường cùng các đồng chí trong Ban giám hiệu, Ban chấp hành Đảng ủy, các đồng chí đại diện Công đoàn, Đoàn thanh niên; Trưởng phó các đơn vị và hơn 50 đại biểu đại diện cựu hoc sinh - sinh viên.

Phát biểu tại buổi gặp mặt, NGƯT.TS. Vũ Đình Ngo - Hiệu trưởng Nhà trường khái quát chung sự phát triển của Nhà trường, những thành tích mà Nhà trường đạt được trong chặng đường hình thành và phát triển. Thầy cũng nhấn mạnh vai trò to lớn của lớp lớp các thế hệ sinh viên đóng góp vào sự phát triển của Nhà trường ngày hôm

nay. Bên cạnh đó, thầy mong muốn buổi gặp hôm nay sẽ là cầu nối giữa các thế hệ sinh viên, giữa sinh viên với Nhà trường, giup Nhà trường đổi mới quản lý, tăng cường cơ sở vật chất và hoàn thiện chương trình đào tạo để phù hợp với thực tế nhu cầu xa hội. Buổi gặp mặt cựu sinh viên khép lại với nhiều cảm xuc, giup moi người cùng ôn lại những kỷ niệm đẹp khi cùng hoc dưới mái trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì thân yêu. Đây là hoạt động thiết thực, ý nghĩa nhằm phát huy truyền thống tốt đẹp, tạo sự đoàn kết, gắn bó giữa các cựu sinh viên với Nhà trường.




5

Hòa trong không khí rộn ràng của hàng triệu hoc sinh, sinh viên trên cả nước bước vào năm hoc mới, sáng ngày 17/9/2016, Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì tổ chức Hội nghị Tổng kết năm hoc 2015 - 2016 và Khai giảng năm hoc mới 2016- 2017.

Phát biểu khai mạc Hội thảo, NGƯT.TS. Vũ Đình Ngo - Hiệu trưởng đa báo cáo về các kết quả công tác của Nhà trường trong năm hoc 2015-2016. Hiệu trưởng ghi nhận và biểu dương những nỗ lực của toàn thể các thầy cô giáo, cán bộ viên chức, sự phối hợp giữa các tổ chức và sự quan tâm của Bộ Công Thương đa giup Nhà trường hoàn thành tốt các nhiệm vụ trong năm hoc vừa qua.

Cũng tại buổi Lễ, thầy Hiệu trưởng quan tâm căn dặn và động viên các tân sinh viên năm 2016 luôn nuôi dưỡng khát vong thành công; không ngừng nỗ lực phấn đấu, rèn luyện hoc tập để xây dựng tương lai tốt đẹp cho bản thân, gia đình và đóng góp vào sự nghiệp xây dựng đất nước ngày càng giàu đẹp, phồn vinh.

Lễ Tổng kết năm hoc 2015 - 2016 và Khai giảng năm hoc mới 2016 - 2017 của Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì đa kết thuc tốt đẹp trong niềm vui, phấn khởi và sự quyết tâm phấn đấu hoàn thành tốt nhiệm vụ trong năm hoc tới của toàn thể cán bộ viên chức trong trường. Những thành quả đạt được sẽ tạo thêm động lực mới để Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì thực hiện thắng lợi nhiệm vụ năm hoc 2016 - 2017 và tổ chức thành công lễ kỷ niệm 60 năm truyền thống đào tạo của Nhà trường.

TÂN SINH VIÊN KHÓA TUYỂN SINH 2016“DÂNG HƯƠNG TƯỞNG NHỚ CÁC VUA HÙNG”

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ TỔ CHỨC HỘI NGHỊTỔNG KẾT NĂM HỌC 2015 - 2016 VÀ KHAI GIẢNG NĂM HỌC 2016 - 2017

Nhằm hướng đến giáo dục truyền thống, cội nguồn dân tộc. Sáng ngày 24/8/2016, Trường Đại hoc Công nghiệp Việt đa tổ chức cho các em tân sinh viên đi dâng hương tại Đền Hùng.

Tại Đền Thượng trên đinh nui Nghĩa Lĩnh, các thầy cô, thanh niên xung kích, các em tân sinh viên 2016 của trường đa thành kính dâng hương tri ân công đức Tổ tiên, thể hiện niềm tự hào vì được mang trong mình dòng máu Lạc Hồng. Đây là một nghi thức không thể thiếu, mang ý nghĩa tâm linh

thiêng liêng, cao quý, thể hiện tinh thần dân tộc, lòng yêu nước, trách nhiệm đối với cội nguồn, quốc gia dân tộc của thế hệ sinh viên Trường Đại hoc Công nghiệp Việt.

Trong không khí trang nghiêm của buổi lễ, thầy Đoàn Thanh Ngoc – Chủ tịch công đoàn Nhà trường, Trưởng phòng Thanh tra và Đảm bảo chất lượng Đào tạo, đa kính cẩn báo cáo với Quốc tổ Hùng Vương về thành tích của Nhà trường và cầu nguyện cho sự phát triển, lớn mạnh của Trường Đại hoc Công nghiệp Việt, cầu mong các em tân sinh viên sẽ cố gắng hoc tập, trao dồi tài đức để phục vụ đất nước. Buổi dâng hương này giup các em hiểu thêm về công lao to lớn của các Vua Hùng trong buổi đầu dựng nước. Từ đó, hun đuc thêm lòng tự hào dân tộc của các em tân sinh viên có trách nhiệm xây dựng quê hương và đất nước. Luôn luôn tự hào mình là sinh viên Trường Đại hoc Công nghiệp Việt, sống và hoc tập sao cho xứng đáng với cha anh, với nền văn hiến hàng ngàn năm của dân tộc Việt.

6




LỄ CÔNG BỐ QUYẾT ĐỊNH BỔ NHIỆM PHÓ HIỆU TRƯỞNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ

Sáng ngày 14/10/2016, tại cơ sở Lâm Thao - Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì, ông Vũ Xuân Chính thừa ủy quyền của Bộ trưởng Bộ Công Thương đa công bố Quyết định bổ nhiệm NCS.ThS. Vũ Đức Bình và TS. Trần Thị Hằng giữ chức vụ Phó Hiệu trưởng Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì nhiệm kỳ 2016 – 2021.

Việc bổ nhiệm Phó Hiệu trưởng Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì nhằm hoàn thiện bộ máy lanh đạo Nhà trường. Đây là một bước quan trong để Nhà trường ổn định bộ máy tổ chức, tiếp tục xây dựng trường ngày một vững mạnh, xứng đáng là trường đào tạo có uy tín trong cả nước.

Phát biểu tại buổi lễ, NGƯT. TS. Vũ Đình Ngo mong muốn TS.Trần Thị Hằng và NCS.ThS. Vũ Đức Bình bằng bản lĩnh, trí tuệ,

luôn cố gắng, phấn đấu hoàn thành tốt moi nhiệm vụ được giao trên cương vị Phó Hiệu trưởng, cùng với tập thể lanh đạo và cán bộ viên chức Nhà trường tiếp tục xây dựng Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì ngày càng phát triển hơn về moi mặt.

HỘI NGHỊ KHOA HỌC CHÀO MỪNG KỶ NIỆM 60 NĂM TRUYỀN THỐNG ĐÀO TẠO

Trong không khí phấn khởi hướng tới kỷ niệm 60 năm truyền thống đào tạo, ngày 15/10/2016 tại cơ sở Lâm Thao “Hội nghị khoa hoc chào mừng kỷ niệm 60 năm truyền thống đào tạo Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì” đa được tổ chức.

Đến tham dự Hội thảo có hơn 200 đại biểu là các nhà khoa hoc, các nhà quản lý, thầy cô giáo trong và ngoài trường và 100 sinh viên tiêu biểu đạt thành tích xuất sắc trong hoc

tập, nghiên cứu khoa hoc.

Tại Hội nghị khoa hoc, các báo cáo khoa hoc tập trung đưa ra các hướng nghiên cứu gắn với thực tiễn, tăng cường ứng dụng và chuyển giao công nghệ, gắn kết với hoạt động đào tạo trong Trường, cùng nhau trao đổi kinh nghiệm nghiên cứu, thảo luận, đóng góp ý kiến cho phương hướng phát triển, nghiên cứu khoa hoc công nghệ của Trường giai đoạn tiếp theo.

Hội nghị khoa hoc chào mừng 60 năm truyền thống đào tạo của Nhà trường đa diễn ra và đạt được thành công tốt đẹp, chất lượng các báo cáo đa truyền được lửa cho sự nghiệp giáo dục và nghiên cứu khoa hoc của mỗi ngành và ngành lân cận. Thông qua đó vai trò của người thầy đươc nâng lên, đây cũng là dịp để hình thành và phát triển tình cảm nghề nghiệp, khẳng định uy tín của Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì trong hệ thống giáo dục đại hoc nước nhà.




7

Trong không khí phấn khởi chào mừng kỷ niệm 60 năm truyền thống đào tạo Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì (1956 - 2016) và 34 năm Nhà giáo Việt Nam (20/11/1982 - 20/11/2016), trong hai ngày 25 và 26/10 Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì đa tổ chức Hội diễn nghệ thuật quần chung tại Hội trường Cơ sở Lâm Thao.

Tham dự đêm khai mạc Hội diễn có NGƯT.TS. Vũ Đình Ngo - Hiệu trưởng Nhà trường cùng các trong Ban Giám hiệu; Ban giám khảo; Trưởng/phó các đơn vị cùng đông đảo cán bộ, giảng viên và sinh

viên trong toàn Trường.

Phát biểu khai mạc, TS. Lê Thanh Tâm - Bí thư Đảng ủy, Phó Hiệu trưởng, Trưởng Ban tổ chức nêu rõ: Hội diễn nghệ thuật quần chung nhằm phát huy, đẩy mạnh, phát triển phong trào thi đua trong công tác giáo dục đào tạo. Đồng thời, Hội diễn cũng góp phần phát triển phong trào văn hóa, văn nghệ trong Nhà trường.

Hội diễn nghệ thuật quần chung với sự tham dự của 8 đội thi được diễn ra với nhiều tiết mục nghệ thuật hấp dẫn, dàn dựng công phu, phong phu về hình thức, ý nghĩa về nội dung. Các đội thi đa mang tới Hội diễn những tiết mục biểu diễn sáng tạo, đầy tính nghệ thuật, thể hiện sự tham gia nhiệt tình, ý thức trách nhiệm của cán bộ, giảng viên và sinh viên. Sự cổ vũ, động viên nhiệt trình của khán giả là nguồn khích lệ lớn cho tập thể cán bộ - giảng viên và sinh viên trong suốt hai đêm diễn. Với 40 tiết mục được trình diễn, Hội diễn nghệ thuật quần chung năm 2016 Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì đa thành công tốt đẹp và đa lại ấn tượng, nhiều cảm xuc cho người xem..

HỘI DIỄN NGHỆ THUẬT QUẦN CHÚNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ NĂM 2016

GẶP GỠ GIAO LƯU NỮ CÁN BỘ, VIÊN CHỨC CHÀO MỪNG NGÀY PHỤ NỮ VIỆT NAM 20 - 10

Nhân dịp kỷ niệm 86 năm ngày thành lập Hội liên hiệp Phụ nữ Việt Nam (20/10/1930 - 20/10/2016), chiều ngày 16/10, Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì đa tổ chức giao lưu văn nghệ thể thao với nữ cán bộ, viên chức Nhà máy Z129 và Z113.

Phát biểu tại buổi giao lưu, NGƯT.TS. Vũ Đình Ngo - Hiệu trưởng Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì, đa bày tỏ tình cảm chân thành, lời chuc đến toàn thể nữ cán bộ, giảng viên, nữ sinh viên Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì và toàn thể nữ cán bộ Nhà máy Z129 và Z113 nhân dịp kỷ niệm ngày Phụ nữ Việt Nam 20 - 10.

Tại buổi gặp mặt, Đại tá Hoàng Anh Tuấn - Bí thư Đảng ủy - Chính ủy, Phó giám đốc Nhà máy Z129, đa chia sẻ những cảm xuc khi được tiếp đón và gặp gỡ với các nữ cán bộ Nhà trường. Ông mong muốn các hoạt động giao lưu giữa hai đơn vị diễn ra thường xuyên hơn nữa để tăng cường thêm mối quan hệ gắn bó lâu nay. Nhân kỷ niệm 86 năm, ngày Phụ nữ Việt Nam, Đại tá Hoàng Anh Tuấn gửi lời chuc đến toàn thể nữ cán bộ, giảng

viên, nữ sinh viên Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì sức khoẻ, tươi trẻ, hạnh phuc và thành công trong cuộc sống.

Với tinh thần giao lưu, hoc hỏi và đoàn kết toản thể chị em trong các đội đa thi đấu hết mình đóng góp cho toàn thể các cổ động viên những pha bóng đẹp. Trận giao lưu giữa các đội đa diễn ra với không khí sôi nổi, hấp dẫn với sự cổ vũ nhiệt tình của các cổ động viên. Kết thuc trận đấu đa để lại dấu ấn đẹp, sự phấn khởi, vui mừng trong toàn thể cán bộ nhân viên nhất là cán bộ nhân viên nữ.

8



GIỚI THIỆU VỀ NHÀ TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ60 NĂM XÂY DỰNG VÀ PHÁT TRIỂN

NGƯT.TS. Vũ Đình Ngọ

Hiệu trưởng Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì

Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì là cơ sở giáo dục đại học công lập trực thuộc Bộ Công Thương, được thành lập ngày 20 tháng 01 năm 2011 theo Quyết định số 126/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ trên cơ sở nâng cấp Trường Cao đẳng Hóa chất, tiền thân là Trường Kỹ thuật Trung cấp II thành lập ngày 25 tháng 06 năm 1956. Hiện nay, Trường có hai cơ sở, một cơ sở đặt tại xã Tiên Kiên, huyện Lâm Thao và một cơ sở đặt tại phường Tiên Cát, thành phố Việt Trì, tỉnh Phú Thọ. Trải qua 60 năm - một chặng đường dài hơn nửa thế kỷ, Nhà trường đã gặp không ít khó khăn, thách thức, nhưng với sự quan tâm, chỉ đạo và giúp đỡ của Bộ Công Thương, Bộ Giáo dục và Đào tạo, các cơ quan ban ngành Trung ương, các cấp chính quyền địa phương, cùng sự nỗ lực phấn đấu không ngừng của tập thể các thế hệ cán bộ, giảng viên, công nhân viên và học sinh, sinh viên, Nhà trường đã đạt được những thành quả đáng tự hào, đã và đang đóng góp đáng kể cho công cuộc xây dựng và phát triển đất nước.

NHỮNG THÀNH TỰU GẮN LIỀN CÁC MỐC SON LỊCH SỬ

Ngày 25 tháng 6 năm 1956, Bộ trưởng Lê Thanh Nghị đa ký Quyết định số 184/BCN thành lập Trường Kỹ thuật Trung cấp II đặt tại khu Thượng Đình - Hà Nội. Những ngày đầu thành lập, cơ sở vật chất của Nhà trường còn sơ sài, thiếu thốn, được sự giup đỡ của các chuyên gia Liên Xô và Trung Quốc xây dựng chương trình, biên soạn tài liệu giảng dạy cùng với sự cố gắng, nỗ lực khắc phục khó khăn của tập thể cán bộ, giáo viên, những lớp hoc sinh đầu tiên hệ Trung cấp chuyên nghiệp và Công nhân đa tốt nghiệp. Đây là những cán bộ kỹ thuật nòng cốt trong các xí nghiệp, nhà máy, khắc phục hậu quả chiến tranh, phát triển sản xuất vì mục tiêu xây dựng Miền Bắc Xa hội Chủ nghĩa. Để ghi nhận những thành tích đó, ngày 12 tháng 02 năm 1960, Chính phủ đa tặng thưởng Huân chương Lao động hạng Ba cho Nhà trường. Đó là vinh dự cao quý đầu tiên của thầy trò, cán bộ, công nhân viên Trường Kỹ thuật Trung cấp II.

Với chủ trương phát triển công nghiệp của Đảng và Chính phủ, một loạt các nhà máy, xí nghiệp và các khu công nghiệp ra đời, đòi hỏi công tác đào tạo đội ngũ cán bộ kỹ thuật phải đáp ứng yêu cầu đó, năm 1960 một số ngành của Trường được tách ra để thành lập Trường mới: Trường Trung cấp Mỏ - Quảng Ninh (nay là Trường Đại hoc Công nghiệp Quảng Ninh) và Trường Trung cấp Địa chất - Phuc Yên (nay là Trường Cao đẳng Công nghiệp Phuc Yên), còn lại một số ngành của Nhà trường được chuyển lên huyện Lâm Thao, tinh Phu Tho và năm 1962 được đổi tên thành Trường Trung cấp Hóa chất.

Đẩy mạnh việc vận dụng nguyên lý và phương châm giáo dục của Đảng và Nhà nước, các hoạt động thực hành kết hợp sản xuất ra sản phẩm được thực hiện có hiệu quả cao trong Nhà trường như: sản xuất oxit sắt đỏ cung cấp cho Nhà máy Sơn và Cao su Hà Nội; sản xuất Thuốc chống mốc (ZnSiF6) cung cấp cho các địa phương để chống mốc cho các kho tàng, các đồ mây tre đan và các cấu kiện tre gỗ khác; giup địa phương sản xuất rượu từ sắn củ…Với các thành tích đó, ngày 21 tháng 08 năm 1964, Nhà trường được trao tặng Huân chương Lao động hạng Ba.

Năm 1966, Đế quốc Mỹ mở rộng chiến tranh phá hoại ra toàn miền Bắc, không quân Mỹ đánh phá ngày càng ác liệt, để bảo đảm an toàn, Nhà trường phải đi sơ tán nhiều nơi. Do đó, công tác quản lý, điều hành bị phân tán, giáo viên và hoc

Ảnh 1. Cán bộ, giáo viên của Trường năm 1959 tại Thượng Đình - Hà Nội




9

sinh của Trường phải trải qua muôn vàn khó khăn, đa 5 lần phải xây dựng lại trường sở, nhưng Nhà trường vẫn hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ được giao, vẫn duy trì và giữ vững được phong trào thi đua dạy tốt, hoc tốt. Với những cố gắng đó, ngày 08 tháng 07 năm 1968, thầy trò, cán bộ, công nhân viên Nhà trường một lần nữa được vinh dự đón Huân chương Lao động hạng Ba.

Ngày 27 tháng 8 năm 1972 trên diện tích gần 4 ha của Trường đa phải gánh chịu hơn 250 quả bom của giặc Mỹ, Nhà trường bị phá huỷ hoàn toàn, 17 cán bộ, giáo viên và hoc sinh của Trường bị bom Mỹ giết hại, nhưng Nhà trường vẫn duy trì các hoạt động đào tạo; vẫn cung cấp thuốc nổ cho các đơn vị quốc phòng để sản xuất vũ khí, đạn dược; vẫn cho ra trường được hàng ngàn hoc sinh có trình độ chuyên môn giỏi, có phẩm chất đạo đức tốt phục vụ cho sự nghiệp xây dựng và kiến thiết Tổ quốc.

Giữa năm 1973, theo chủ trương của Tổng cục Hóa chất, Trường đa được xây dựng mới tại xa Tiên Kiên, huyện Lâm Thao. Thầy, trò, cán bộ Nhà trường một lần nữa bắt tay xây dựng các lán trại, nhà tạm để giảng dạy và hoc tập, đồng thời tích cực chuẩn bị các điều kiện để xây dựng lại Nhà trường khang trang hơn.

Sau khi miền Nam hoàn toàn giải phóng, thống nhất đất nước, ngành Công nghiệp Hoá chất phát triển mạnh mẽ, đòi hỏi đội ngũ cán bộ kỹ thuật trong ngành phải có trình độ chuyên môn cao hơn. Tổng cục Hoá chất đa giao cho Trường đào tạo thí điểm đội ngũ kỹ thuật viên cấp cao. Với sự giup đỡ tận tình của Trường Đại hoc Bách khoa Hà Nội, Đại hoc Tổng hợp Hà Nội trong việc đào tạo, bồi dưỡng đội ngũ cán bộ giảng dạy và xây dựng chương trình đào tạo, năm 1980, Nhà trường đa đào tạo thí điểm khoá kỹ thuật viên cấp cao đầu tiên cho ngành Hoá Vô cơ và Cơ khí Hoá chất,

sau đó là ngành Hoá Phân tích và Hoá Hữu cơ. Với những thành tích mà thầy và trò Nhà trường đa đạt được trong thời gian này, Trường được Nhà nước trao tặng Huân chương Lao động Hạng Nhì (tháng 11 năm 1985), Huân chương Chiến công Hạng Ba (năm 1990).

Qua hơn 10 năm đào tạo, đội ngũ kỹ thuật viên cấp cao được các doanh nghiệp trong và ngoài ngành đánh giá cao về năng lực chuyên môn, đặc biệt là kỹ năng thực hành. Cũng từ thực tế đó, tháng 9 năm 1995 Bộ Giáo dục và Đào tạo đa Quyết định cho Trường được đào tạo trình độ cao đẳng với 4 ngành: Kỹ thuật Hoá Vô cơ, Kỹ thuật Hoá Hữu cơ, Hoá Phân tích và Cơ khí Hoá chất. Ngày 24 tháng 01 năm 1997, Thủ tướng Chính phủ đa có Quyết định số 47/QĐ-TTg thành lập Trường Cao đẳng Hoá chất trên cơ sở nâng cấp Trường Trung cấp Hoá chất và Nhà trường vinh dự được Đảng, Nhà nước trao tặng phần thưởng cao quý “Huân chương Lao động Hạng Nhất”. Luc này, Nhà trường là một trong số ít trường trong toàn quốc được Nhà nước cho nâng cấp từ Trường Trung cấp lên thành Trường Cao đẳng. Đây là một vinh dự đáng tự hào của Nhà trường.

Sau nhiều năm đào tạo ở trình độ cao đẳng, đội ngũ cán bộ quản lý cũng như cán bộ giảng dạy

Ảnh 2. Ông Tạ Quang Bửi - Bộ trưởng Bộ Đại học và Trung học Chuyên nghiệp khen ngợi đơn vị có phong trào thể dục thể thao tốt

Ảnh 3. Quy hoạch tổng thể Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì tại cơ sở huyện Lâm Thao

10




của Nhà trường được bổ sung về số lượng, nâng cao về trình độ chuyên môn và chất lượng giảng dạy, cơ sở vật chất thiết bị thực hành, thí nghiệm đa đáp ứng được yêu cầu nâng cao chất lượng và mở rộng quy mô đào tạo. Với những thành tích đa đạt, Trường được Nhà nước trao tặng Huân chương Độc lập hạng Ba (2002); Huân chương Độc lập Hạng Nhì (2006). Đặc biệt, tháng 2 năm 2006, Trường Cao đẳng Hoá chất được Bộ Công nghiệp (nay là Bộ Công thương) và Bộ Giáo dục và Đào tạo trình Thủ tướng để đưa vào quy hoạch xây dựng trở thành trường đại hoc. Ngày 20 tháng 01 năm 2011, Thủ tướng Chính phủ đa ký Quyết định thành lập Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì trên cơ sở nâng cấp Trường Cao đẳng Hoá chất và càng vinh dự khi được Đảng, Nhà nước trao tặng phần thưởng cao quý “Huân chương Độc lập hạng Nhất” cho Nhà trường .

Trở thành trường đại hoc đa mở ra một chương mới trong lịch sử Nhà trường. Phát huy truyền thống đào tạo gần 2/3 thế kỷ, Nhà trường vẫn không ngừng nâng cao chất lượng đào tạo. Hiện Nhà trường hoàn toàn đào tạo theo hoc chế tín chi - một phương thức đào tạo tiên tiến trong nền giáo dục của nhiều quốc gia trên thế giới, lấy người hoc làm trung tâm, phát huy được tính chủ động, tư duy sáng tạo của người hoc. Nhà trường đa xây dựng được chương trình đào tạo đại hoc của 11 ngành với 48 chuyên ngành và trình độ cao đẳng của 10 ngành với 45 chuyên ngành. Nội dung các chương trình đào tạo được xây dựng phù hợp với nhu cầu của xa hội, luôn được cập nhật các khoa hoc kỹ thuật tiên tiến trên thế giới. Trong mỗi chương trình đào tạo, mỗi hoc phần đều xây dựng các chuẩn đầu ra về kiến thức, kỹ năng cũng như thái độ, và được công bố công khai rộng rai. Sinh viên đi dự thi các giải kể cả giải quốc gia đều đạt kết quả cao như: Năm 2015, có 10 sinh viên đi dự thi Olympic Hóa hoc Toàn quốc thì có tới 5 giải

nhì, 4 giải ba và 1 giải khuyến khích. Nhiều sinh viên được trao giải sinh viên 5 tốt của Tinh Đoàn Phu Tho, Sao tháng giêng của Trung ương Hội sinh viên Việt Nam, Sinh viên tiêu biểu trong lĩnh vực kỹ thuật của Trung ương Đoàn Thanh niên Cộng sản Hồ Chí Minh... Đến nay, Nhà trường đa đào tạo được 2 khóa đại hoc chính quy, 3 khóa liên thông Cao đẳng- Đại hoc, cung cấp cho xa hội hàng nghìn kỹ sư chất lượng cao, được xa hội, các nhà sử dụng lao động đánh giá cao về moi mặt. Ngoài đào tạo trong Trường, Nhà trường còn đào tạo cho nhiều doanh nghiệp như: Công ty Cổ phần Hóa chất Việt Trì, Công ty Xi măng Đồng Bành, Xi măng Mai Sơn, Nhà máy Z129, Công ty Hóa chất mỏ Vinacomin, Công ty Cổ phần DAP Lào Cai…. đa khẳng định được năng lực của mình trong đào tạo trình độ đại hoc, cao đẳng.

Mục tiêu nâng cao chất lượng đào tạo luôn được Nhà trường đặt lên hàng đầu. Nhà trường đa tập trung moi nguồn lực để đầu tư, phát triển, nâng cao trình độ cho đội ngũ cán bộ giảng dạy, quản lý. Nhà trường đa động viên kể cả về tinh thần lẫn vật chất, cộng với tinh thần hoc tập không ngừng nghi của cán bộ, giảng viên, kết quả là giảng viên có trình độ từ Thạc sĩ trở lên chiếm tới trên 70%, số giảng viên có trình độ Tiến sĩ đạt đến con số khoảng 10%. Hiện nay, có gần 30 giảng viên đang làm nghiên cứu sinh trong và ngoài nước. Với đội ngũ cán bộ giảng viên tăng nhanh về chất lượng đa tạo cho vị thế Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì ngày càng có uy tín với xa hội.

Cơ sở hạ tầng của Trường khang trang, hiện đại trên khuôn viên rộng gần 7 ha tại cơ sở Lâm Thao và hơn 1 ha tại cơ sở Việt Trì với hệ thống các giảng đường được trang bị đầy đủ máy chiếu, các xưởng thực hành, các phòng thí nghiệm với máy móc trang thiết bị hiện đại, Thư viện truyền thống và Thư viện điện tử hiện đại, cơ sở dữ liệu phong

Ảnh 4. Lễ Công bố Quyết định thành lập Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì




11

phu, đa dạng phục vụ tốt cho việc giảng dạy, hoc tập và nghiên cứu của cán bộ, giảng viên và sinh viên. Ngoài ra, Trường còn có khu kí tuc xá khang trang đáp ứng cho trên 600 sinh viên và các công trình phụ trợ giải trí khác để sinh viên phát triển hải hòa, toàn diện.

Với quan điểm đào tạo phải gắn liền với công tác nghiên cứu khoa hoc, khoa hoc và công nghệ không chi là nhiệm vụ mà còn là uy tín, danh dự của Nhà trường, có vai trò quan trong trong việc khẳng định “thương hiệu” của Nhà trường, trong 60 năm qua, cán bộ, giảng viên và sinh viên của Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì đa rất cố gắng, vượt qua moi khó khăn để hướng tới chân trời khoa hoc. Đến nay, các cán bộ giảng viên và sinh viên của Nhà trường đa và đang chủ trì tham gia hàng trăm đề tài các cấp, từ cấp Trường, cấp Bộ, cấp Tinh đến cấp Nhà nước, xây dựng hàng chục Bộ tiêu chuẩn Kỹ năng nghề Quốc gia. Như trong năm 2016, các cán bộ, giảng viên và sinh viên của Nhà trường đang chủ trì trên 50 đề tài cấp Trường, 2 đề tài cấp Bộ Công Thương, 2 đề tài cấp Tinh Phu Tho, 1 đề tài Độc lập cấp Nhà nước, ngoài ra còn tham gia 1 đề tài cấp Nhà nước, 2 đề tài Nafosted với các đơn vị khác, phối hợp với doanh nghiệp nghiên cứu giải quyết các vấn đề tồn tại trong sản xuất, đưa ra những công nghệ mới, sản phẩm mới... Các giảng viên của Nhà trường còn tham gia báo cáo tại nhiều Hội nghị, Hội thảo trong nước và Quốc tế như: Hội nghị Khoa hoc Công nghệ toàn quốc về Cơ khí, Hội thảo toàn quốc về điện tử, Hội thảo về Công nghệ Thông tin, Hội nghị Hóa hoc toàn quốc, Hội nghị Phân tích Hóa, Lý và Sinh hoc, Hội nghị Hóa hoc tại Nhật Bản, Hàn Quốc, Mỹ, Pháp... tham gia trong Ban tổ chức Hội nghị Quốc tế diễn ra tại Thành phố Đà Nẵng vào tháng 11 năm 2015.... Ngày 15 tháng 10 năm 2016 vừa qua, Nhà trường đa tổ chức thành công Hội nghị Khoa hoc chào mừng kỷ niệm 60 năm truyền thống đào tạo về các lĩnh vực hóa hữu cơ, hóa vô cơ, phân tích, môi trường, cơ khí, điện, điện tử, tự động hóa, công nghệ thông tin, quản lý giáo dục... với sự tham gia của các cán bộ giảng viên trong và ngoài trường. Từ năm 2013, Nhà trường đa đăng ký và mỗi năm xuất bản 3 số Đặc san Khoa hoc và Công nghệ, trong đó chon loc, đăng tải những công trình có hàm lượng khoa hoc, tính ứng dụng cao của các tác giả trong và ngoài trường. Năm 2015, Nhà trường đa tổ chức cuộc thi sáng tạo khoa hoc kỹ thuật trong sinh viên, đa kích

thích được sự say mê khoa hoc, tính tư duy, sáng tạo, nhiều sản phẩm hữu ích được ra đời. Các thành quả trong công tác nghiên cứu khoa hoc đó đa được xa hội công nhận thông qua hàng trăm công trình đăng trên các tạp chí khoa hoc chuyên ngành có uy tín trong và ngoài nước, nhiều sản phẩm nghiên cứu đang được ứng dụng thực tế trong các tổ chức, doanh nghiệp. Hàng năm, các cán bộ, giảng viên và sinh viên của Nhà trường đều gửi và được chấp nhận đăng trên 10 công trình trên tạp chí khoa hoc chuyên ngành quốc tế thuộc danh mục ISI, trên 50 công trình đăng trên tạp chí khoa hoc chuyên ngành trong nước. Những kết quả nghiên cứu đa đóng góp đáng kể vào kho tài sản trí tuệ, giải quyết các vấn đề trong thực tế, phát triển sản phẩm mới, thân thiện môi trường, đóng góp chung vào công cuộc xây dựng đất nước phát triển bền vững.

Trong thời kỳ hội nhập quốc tế, Nhà trường xem hợp tác Quốc tế là xu hướng tất yếu để nâng cao chất lượng hoạt động về moi phương diện nhằm nâng cao năng lực cạnh tranh. Các hoạt động hợp tác quan hệ quốc tế ngày càng được mở rộng, mang lại hiệu quả về nhiều mặt. Đến nay, Nhà trường đa ký kết hợp tác trong đào tạo, trao đổi hoc thuật, nghiên cứu khoa hoc với Đại hoc Công nghệ Nghiên cứu Quốc gia Kazan (Nga), Trường Đại hoc Dongshin, Đại hoc Chodang - Hàn Quốc; Trường Đại hoc Lâm nghiệp Nam Kinh, Trường Đại hoc Khoa hoc Kỹ thuật Quảng Tây -Trung Quốc, Đại hoc tinh Fukui – Nhật Bản, Viện Khoa hoc và Công nghệ tiến tiến Nhật Bản. Đại hoc Công nghệ Nghiên cứu Quốc gia Kazan còn đặt Văn phòng Đại diện tại Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì. Hàng năm, Nhà trường gửi hàng chục sinh viên và giảng viên sang du hoc

Ảnh 5. Khai trương Văn phòng đại diện của Trường Đại học Công nghệ Nghiên cứu Quốc gia Kazan - Nga

12




nước ngoài. Ngoài ra, lanh đạo của một số trường đại hoc có uy tín khác đa sang Nhà trường thăm quan, trao đổi hướng tới Hợp tác trong moi lĩnh vực liên quan đến đào tạo như: Đại hoc Tong-miong – Hàn Quốc, Đại hoc Fraberg - Đức, Đại hoc Ghent - Bi, Đại hoc Công nghệ Quốc gia Be-larus, Đại hoc Quốc gia Belarus…

Trong nước, Nhà trường cũng hợp tác hiệu quả với một số trường đại hoc, viện nghiên cứu trong lĩnh vực đào tạo và nghiên cứu khoa hoc như: Khoa Hóa Trường Đại hoc Khoa hoc Tự nhiên – Đại hoc Quốc gia Hà Nội, Trường Đại hoc Bách Khoa Hà Nội, Viện Kỹ thuật Nhiệt đới – Viện Hàn lâm Khoa hoc và Công nghệ Việt Nam, Viện Hóa hoc Công nghiệp Việt Nam....

Ngoài ra, Nhà trường thường xuyên quan tâm việc nâng cao đời sống vật chất và tinh thần cho cán bộ, giảng viên, công nhân viên, sinh viên nhà trường. Bình quân thu nhập của cán bộ, giảng viên, công nhân viên trong những năm qua không ngừng được nâng lên.

Nhà trường đa tổ chức và duy trì đều đặn các hoạt động văn hóa, văn nghệ, thể dục, thể thao; tổ chức các cuộc thi Olympic các môn khoa hoc Mác-Lênin trong sinh viên; thi cắm hoa nghệ thuật, khéo tay nấu ăn giỏi trong nữ cán bộ, viên chức; đăng cai tổ chức Đại hội thể dục, thể thao khối các trường chuyên nghiệp trong Bộ Công thương. Các hoạt động văn hóa, văn nghệ, thể dục, thể thao vừa có ý nghĩa rèn luyện sức khỏe vừa có ý nghĩa giáo dục truyền thống tốt đẹp, tinh thần đoàn kết cho cán bộ, giảng viên, sinh viên Nhà trường, đóng góp đáng kể vào công cuộc xây dựng đời sống văn hóa mới ở Nhà trường và địa phương.

Với những thành tích đạt được, từ khi nâng cấp lên đại hoc, Nhà trường đa vinh dự được Đảng và Nhà nước tặng nhiều phần thưởng cao quí như: Bằng khen, Cờ thi đua của Chính phủ, của Bộ Công thương, Bộ Giáo dục & Đào tạo và của Ủy ban Nhân dân tinh Phu Tho... Đây là nguồn động viên khích lệ to lớn để thầy và trò Nhà trường tiếp tục phấn đấu, nâng cao chất lượng đào tạo, xây dựng uy tín Nhà trường ngày càng cao hơn.

ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NHÀ TRƯỜNG GIAI ĐOẠN 2016-2020 TẦM NHÌN 2030

Tiếp tục thực hiện Nghị quyết số 29 - NQ/TW ngày 04/11/2013 về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo; Nghị quyết số 14/2005/NQ-

CP ngày 02/11/2005 về đổi mới cơ bản và toàn diện giáo dục đại hoc Việt Nam, định hướng phát triển Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì giai đoạn 2015 - 2020 tầm nhìn đến 2030 tập trung một số nhiệm vụ chủ yếu sau:

Đổi mới mục tiêu, nội dung chương trình đào tạo, phương pháp giảng dạy và quản lý

Trong xa hội hiện nay, công nghệ phát triển như vũ bao, chương trình đào tạo không được lỗi thời, luôn phải cập nhật những tiến bộ khoa hoc kỹ thuật. Trong bối cảnh thị trường lao động đầy cạnh tranh, Nhà trường luôn xác định sản phẩm đào tạo ra phải hòa nhập được với xa hội, phải được thị trường lựa chon, tiêu thụ. Thị trường của Nhà trường đó chính là các doanh nghiệp, các nhà sử dụng lao động. Do đó, Nhà trường sẽ tiếp tục quan tâm đến công tác quan hệ với doanh nghiệp, mời doanh nghiệp tham gia trong quá trình đào tạo từ xây dựng chương trình đào tạo đến giảng dạy trực tiếp về kỹ năng mềm cũng như kiến thức chuyên môn. Tiếp tục nghiên cứu đa dạng hóa loại hình đào tạo, đổi mới mục tiêu, mở thêm các ngành, chuyên ngành, thay đổi các hoc phần giảng dạy mà xa hội đang và sẽ cần, hướng tới xây dựng Trường Đại hoc Ứng dụng công nghệ, đa ngành.

Phương pháp giảng dạy luôn được đổi mới theo hướng tích cực, lấy người hoc làm trung tâm, nâng cao ý thức tự hoc, khơi dậy tính tư duy, sáng tạo trong sinh viên. Đẩy lùi thời kỳ thầy và trò phải hoc “chay” bằng trí tưởng tượng và viên phấn, ứng dụng hiệu quả công nghệ thông tin trong giảng dạy. Hơn nữa, thế hệ sinh viên hiện nay là “công dân kỹ thuật số”, thế hệ sống với iphone, máy tính bảng, email, facebook.... do đó Nhà trường cũng sẽ nghiên cứu khai thác đưa vào trong phương pháp giảng dạy để nâng cao hiệu quả. Ngoài ra, Nhà trường sẽ tiếp tục tổ chức các cuộc thi giảng viên giỏi trong phương pháp truyền đạt, truyền lửa, kỹ năng thiết kế giáo án bài giảng, từ đó khơi nguồn cho toàn bộ các giảng viên trong Trường thi đua dạy tốt, nâng cao chất lượng giảng dạy.

Hoạt động quản lý và đào tạo là hai hoạt động gắn liền trong cơ sở đào tạo. Để hoạt động đào tạo hiệu quả, chất lượng, Nhà trường sẽ thường xuyên đổi mới quản lý theo hướng tích cực, làm cho mỗi cá nhân, mỗi bộ phận trong Nhà trường là một nhà giáo dục. Nhà trường sẽ phân cấp




13

quản lý một cách hợp lý giữa Ban Giám hiệu và các đơn vị trong Trường. Rà soát, chinh sửa, xây dựng các cơ chế quản lý phù hợp với tình hình thực tế. Ứng dụng công nghệ thông tin, quản trị giáo dục trong quản lý nhằm giảm chi phí thời gian và vật chất, nâng cao hiệu quả công việc.

Bồi dưỡng, phát triển đội ngũ giảng viên, cán bộ quản lý

Trong xu thế phát triển nhảy vot của khoa hoc công nghệ, tri thức của loài người không ngừng được bổ sung thì yêu cầu về tri thức, văn hoá và trình độ chuyên môn của cán bộ, giảng viên càng phải cao hơn. Đội ngũ cán bộ giảng viên cần có tri thức khoa hoc xa hội phong phu và tri thức khoa hoc kỹ thuật sâu rộng, tri thức khoa hoc tổ chức lanh đạo hiện đại và tư duy, kỹ năng lanh đạo. Đội ngũ là một trong những yếu tố quan trong trong việc nâng cao chất lượng đào tạo, quyết định đến uy tín, thương hiệu của Nhà trường. Trong thời gian qua, Nhà trường đa rất nỗ lực, giành sự quan tâm đặc biệt đến công tác đào tạo, bồi dưỡng cán bộ, giảng viên. Tuy, trình độ của cán bộ, giảng viên trong Nhà trường những năm gần đây đa tăng cả về chất và lượng, phần nào đáp ứng được yêu cầu đào tạo trình độ đại hoc hiện nay, nhưng để đảm bảo chất lượng của Trường Đại hoc Ứng dụng, hướng tới đào tạo thạc sĩ, tiến sĩ, Nhà trường sẽ xây dựng kế hoạch, lộ trình phát triển đội ngũ giảng viên cũng như đội ngũ quản lý, tiếp tục giành sự quan tâm tới việc nâng cao trình độ đặc biệt trình độ tiến sĩ. Sẽ tiếp tục cử giảng viên đi hoc nghiên cứu sinh trong và ngoài nước, phấn đấu đến năm 2021, đội ngũ giảng viên của Trường có trình độ từ thạc sĩ trở lên đạt trên 85%, trong đó có ít nhất 15% giảng viên có trình độ tiến sĩ. Ngoài ra, Nhà trường sẽ quan tâm bồi dưỡng chuyên môn cũng như các kỹ năng trong đào tạo như phương pháp giảng dạy đại hoc, kỹ năng ứng dụng công nghệ thông tin trong giảng dạy, trình độ ngoại ngữ cho cán bộ giảng viên để từng bước đạt chuẩn trong nước, trong khu vực và quốc tế. Tạo moi điều kiện, môi trường làm việc thuận lợi để các cán bộ giảng viên có trình độ phát triển, phát huy hết năng lực, hướng tới trở thành các giáo sư, phó giáo sư, nâng cao chất lượng đội ngũ trong Trường.

Đầu tư xây dựng cơ sở vật chất, trang thiết bị phục vụ đào tạo và nghiên cứu khoa học

Cơ sở hạ tầng cùng với trang thiết bị máy móc hiện đại góp phần quan trong trong việc đảm bảo chất lượng của Trường Đại hoc Ứng dụng. Trong thời gian tới, Nhà trường sẽ có các biện pháp quản lý chặt chẽ nguồn thu, thực hiện tiết kiệm chi, khai thác tốt các nguồn vốn dự án đa được duyệt, huy động vốn và các nguồn tài chính khác đầu tư các trang thiết bị, xây dựng các phòng Lab đạt chuẩn nhằm nâng cao tay nghề, kỹ năng thực hành cho sinh viên cũng như đẩy mạnh hoạt nghiên cứu khoa hoc của cán bộ, giảng viên và sinh viên trong Trường. Đầu tư một số pilot để thí điểm đưa kết quả nghiên cứu vào thực tế sản xuất.

Bên cạnh việc đầu tư, công tác bảo quản, sử dụng có hiệu quả, phát huy hết tính năng của thiết bị cũng không kém phần quan trong. Do đó, Nhà trường sẽ xây dựng cơ chế tăng cường công tác quản lý sử dụng hiệu quả, tránh lang phí vật tư, thiết bị.

Đẩy mạnh hoạt động nghiên cứu khoa học và ứng dụng chuyển giao công nghệ

Phát triển khoa hoc và công nghệ luôn song hành với việc nâng cao chất lượng đào tạo. Trong thời gian tới, Nhà trường sẽ tiếp tục xây dựng nền khoa hoc và công nghệ của Trường đạt trình độ phát triển trong nhóm những trường, những tổ chức đứng đầu trong nước, hướng tới sánh vai cùng các trường, các tổ chức có uy tín về khoa hoc và công nghệ trên thế giới. Nghiên cứu khoa hoc, chuyển giao tri thức trở thành một kênh chính để xây dựng và quảng bá thương hiệu Nhà trường, giup khẳng định vị thế cao trong hệ thống đào tạo và nghiên cứu, trong khu vực và trên thế giới. Hàng năm tăng cả về chất và lượng đề tài, dự án các cấp, công trình đăng trên các tạp chí khoa hoc chuyên ngành có uy tín trong và ngoài nước, sáng chế được bảo hộ trong và ngoài nước, chuyển giao công nghệ, kết quả nghiên cứu cho các đơn vị có nhu cầu, đưa ra xa hội những sản phẩm khoa hoc phục vụ đời sống. Hình thành đồng bộ đội ngũ cán bộ khoa hoc có trình độ cao, tâm huyết, trung thực, tận tụy. Phát triển các tập thể, nhóm nghiên cứu khoa hoc ứng với các lĩnh vực đào tạo trong Nhà trường. Tổ chức các Hội nghị, Hội thảo khoa hoc tại Trường, tạo moi điều kiện để các cán bộ giảng viên tham gia các hội nghị khoa hoc trong

14




và ngoài nước. Nghiên cứu, đề xuất và triển khai thực hiện tốt chế độ chính sách của Nhà nước, của các Bộ ngành Trung ương, Địa phương và của Nhà trường đối với hoạt động khoa hoc và công nghệ góp phần xây dựng Đất nước nói chung và Nhà trường nói riêng ngày càng vững mạnh.

Đẩy mạnh hợp tác quốc tế

Trong thời kỳ hội nhập quốc tế ngày càng sâu rộng, Đào tạo là một lĩnh vực thương mại xa hội, việc thăm dò tìm hiểu thị trường, tiếp thị cho hình ảnh của Trường, đưa thương hiệu của Nhà trường ra thế giới là một nhiệm vụ khá quan trong. Trong thời gian tới, Nhà trường sẽ xây dựng kế hoạch giao lưu, trao đổi hoc thuật, giảng viên, sinh viên với các cơ sở đào tạo đa ký kết hợp tác. Hoạt hóa, thực hiện hiệu quả những văn bản hợp tác. Tiếp tục trao đổi, ký kết hợp tác với các trường, viện có uy tín trong đào tạo và nghiên cứu khoa hoc của các nước phát triển, mở rộng quan hệ hợp tác sang tổ chức của Châu Âu. Tăng cường các hoạt động hợp tác nghiên cứu khoa hoc, chuyển giao công nghệ, tổ chức tham gia các hội nghị, hội thảo quốc tế, phối hợp thực hiện các đề tài, dự án mang lại hiệu quả cho hai bên, rộng hơn nữa là đem lại hiệu quả kinh tế, xa hội, môi trường cho hai nước.

Đẩy mạnh hợp tác với các đơn vị đào tạo trong nước và hoạt động quan hệ doanh nghiệp

Các trường, viện nghiên cứu, các doanh nghiệp trong nước cũng là một thị trường lớn cần được quan tâm, mở rộng quan hệ hợp tác trong lĩnh vực đào tạo và nghiên cứu khoa hoc. Tiếp tục kết hợp, đồng tổ chức các hội nghị, hội thảo khoa hoc, đào tạo với các đơn vị khác, tổ chức cho các cán bộ giảng viên các bên giao lưu trao đổi hoc thuật. Tiếp tục mời các giáo sư, phó giáo sư, các giảng viên giỏi của các trường đại hoc lớn, các viện nghiên cứu đóng góp vào chương trình đào tạo, thinh giảng cho Trường, tạo môi trường, điều kiện giao lưu, trao đổi kiến thức chuyên môn cũng như phương pháp giảng dạy

cho giảng viên Nhà trường, chuẩn bị hành trang cho đào tạo thạc sĩ trong thời gian tới.

Tăng cường hợp tác với doanh nghiệp – khách hàng tiềm năng tiêu thụ sản phẩm của Nhà trường, trong lĩnh vực đào tạo và nghiên cứu khoa hoc. Đẩy mạnh công tác đào tạo nguồn nhân lực tại các doanh nghiệp, phối hợp với các doanh nghiệp giải quyết các vấn đề tồn tại trong sản xuất, phát triển công nghệ, sản phẩm mới.

Xây dựng môi trường sư phạm và văn hóa Đại học Công nghiệp Việt Trì

Công tác giáo dục tư tưởng chính trị đối với sinh viên về đạo đức, lối sống, kỹ năng sống, tinh thần trách nhiệm, ý thức cộng đồng là một nhiệm vụ quan trong trong đào tạo con người phát triển toàn diện. Nhà trường sẽ tiếp tục xây dựng môi trường văn hóa Đại hoc Công nghiệp Việt Trì –một môi trường sư phạm nề nếp, thân thiện, xanh, sạch, đẹp; môi trường giáo dục lành mạnh. Tích cực triển khai cuộc vận động “ Hoc tập và làm theo tấm gương đạo đức Hồ chí Minh”; cuộc vận động: “Mỗi thầy, cô giáo là tấm gương về đạo đức, tự hoc và sáng tạo” sẽ tiếp tục đẩy mạnh. Ngoài ra, Nhà trường sẽ quan tâm mạnh mẽ đến phong trào thi đua yêu nước, tạo moi điều kiện để nâng cao đời sống vật chất tinh thần cho cán bộ, giảng viên, sinh viên Nhà trường.

Trải qua 60 năm xây dựng và trưởng thành, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì đã đạt được nhiều thành tựu to lớn, vinh dự được Đảng và Nhà nước tặng thưởng nhiều huân huy chương, cờ thi đua, bằng khen... đã khẳng định được năng lực, xây dựng được thương hiệu, uy tín trong xã hội. Thầy và trò Nhà trường sẽ tiếp tục phát huy truyền thống của thế hệ cha anh viết tiếp những trang sử vẻ vang của Trường, làm đẹp thêm truyền thống “Dạy tốt - Học tốt”. Nhà trường sẽ là nơi thu hút, đón nhận nhiều học sinh giỏi, ham học, góp phần đào tạo thêm nhiều nhân tài cho đất nước, phục vụ đắc lực cho công cuộc xây dựng và bảo vệ Tổ Quốc.



KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ

SỰ HÌNH THÀNH STEREOCOMPLEX GIỮA CÁC DẪN XUẤT POLYLACTIDE BẰNG PHƯƠNG PHÁP INKJET PRINTING

STEREOCOMPLEX FORMATION BETWEEN POLYLACTIDE DERIVATIVES BY INKJET PRINTING METHOD

Vũ Đình Ngọ 1*, Trần Thị Hằng1, Ajiro Hiroharu2 và Akashi Mitsuru

1 Khoa Công nghệ Hóa học, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì 2 Viện Khoa học và Công nghệ tiên tiến Nara, Nhật Bản

3 Khoa Hóa học Ứng dụng, Đại học Osaka, Nhật Bản

Điện thoại: 0989.771.666 Email: [email protected]

ABSTRACT

Inkjet printing technique is potentially applicable to the formation of polymer stereocomplexes, can control the amount, thickness, and structure of printed polymers. Specially, this method can form nano-films. The stereocomplexes of polylactides (PLAs) with conjugation of both terminals by cinnamic acid derivatives were easily formed by inkjet printing methods using mixing solution, indicating that their stereocomplex formation was not influenced by conjugation groups at both chain ends of PLAs. The melting points of stereocomplexes were 60 oC higher than that of enantiomeric PLAs with conjugation of both terminals by cinnamic acid derivatives. The inkjet printing is a powerful method to form functional thermal stable PLA stereocomplex with conjugation of both terminals.

Keywords: stereocomplex, polylactide, cinnamic acid, inkjet printing, thermal stability

1. GIỚI THIỆU

Kỹ thuật mới inkjet printing tạo ra màng mỏng đang được các nhà khoa hoc trên thế giới rất quan tâm, được ứng dụng rộng rai trong các lĩnh vực điện tử, vật liệu nano, y hoc….[1-3]. Đặc biệt, phương pháp này có thể thay thế các phương pháp thông thường để chế tạo màng nano với kinh phí thấp, có thể tự động hóa, kiểm soát được kích thước màng và hạn chế chất thải góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Polylactide (PLA) được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực từ công nghiệp, nông nghiệp đến y hoc. Tuy nhiên, tính chất cơ nhiệt thấp, nên phạm vi ứng dụng còn bị hạn chế. Trong những nghiên cứu trước, chung tôi đa thành công trong việc nâng cao tính ổn định nhiệt của polyL-lactide (PLLA) chi bằng một phân tử acid 3,4-diaxetoxycinnam-ic (DACA) [4-9]. Kết quả cho thấy khi liên kết một phân tử DACA vào nhóm OH cuối mạch của PLLA thì nhiệt độ phân hủy 10% trong lượng (T10) tăng lên trên 100 oC, sự phân hủy nhiệt dẫn đến phát sinh khí trong quá trình gia công ở nhiệt độ cao giảm tới 20 lần [5]. Hơn nữa, chung tôi cũng

đa chứng minh rằng các nhóm cuối mạch không gây ảnh hưởng tới sự hình thành stereocom-plex giữa PLLA và polyD-lactide (PDLA) bằng phương pháp casting từ dung dịch chloroform [8] hoặc kết tủa trong acetonitril [6,7]. Sự hình thành stereocomplex của PLA được xác định bằng phổ nhiễu xạ tia X (XRD), phổ hồng ngoại biến đổi (FT-IR) và giản đồ nhiệt quét vi sai (DSC). Tuy nhiên, đối với phương pháp kết tủa mất khá nhiều thời gian (24 giờ) và khó thu được hiệu suất cao dẫn đến tốn kém. Trong khi đó, phương pháp cast-ing từ dung dịch chloroform đa cải thiện cả về thời gian và hiệu suất, nhưng vẫn còn nhược điểm là khó có khả năng thu được màng nano. Tác giả Akagi cùng các cộng sự đa công bố sự hình thành stereocomplex của PLA bằng kỹ thuật inkjet print-ing [7,8]. Nhưng, PLLA và PDLA sử dụng trong nghiên cứu có nhóm OH cuối mạch không được bảo vệ. Tuy nghiên cứu không đề cập tới tính chất nhiệt của stereocomplex này, nhưng theo dự đoán T10 thấp, tức độ ổn định nhiệt thấp, hạn chế phạm vi ứng dụng. Bài báo này trình bày về các kết quả tổng hợp PLLA và PDLA với hai đầu mạch được

16




bảo vệ bởi các dẫn xuất của acid cinnamic và khả năng hình thành stereocomlex giữa thể D và L của PLA bằng kỹ thuật inkjet printing. Nếu nghiên cứu thành công sẽ mở ra một hướng mới, mở rộng phạm vi ứng dụng của PLA.

2. THỰC NGHIỆM2.1. Nguyên liệu và hóa chất

Ethylferulate (EF), cinnamoyl chloride (CC), acid 3,4-dihydroxycinnamic, anhydride acetic, th-ionyl chloride, dimethylformamide (DMF), 2-eth-ylhexanoate chì, chlorofom, ethyl acetate và chlo-roform-d (Wako, Nhật Bản) được sử dụng không qua tinh chế. L-lactide, D-lactide (Wako, Nhật Bản) được kết tinh lại bằng ethyl acetate trước khi sử dụng.

2.2. Thiết bị

Cấu truc của PLLAEF, PDLAEF, DACA-PL-LAEF, DACA-PDLAEF, CA-PLLAEF và CA-PDLAEF được xác định bởi phổ 1H-NMR (400

MHz; JEOL, Nhật Bản). Phân tử lượng của PL-LAEF và PDLAEF được xác định bằng phương pháp sắc ký thẩm thấu gel (GPC, TOSOH Nhật Bản). Tính chất nhiệt của PLLAEF, PDLAEF1, PDLAEF2, DACA-PLLAEF, DACA-PDLAEF1, DACA-PDLAEF2, CA-PLLAEF, CA-PDLAEF1 và CA-PDLAEF2 được xác định bằng thiết bị DSC (EXSTAR6000, Seiko Instruments Inc., Nhật Bản) và bằng thiết bị phân tích nhiệt trong lượng (TGA; EXSTAR6200, Seiko Instruments Inc., Nhật Bản). Màng stereocomplex được chế tạo bằng máy inkjet printer (Công ty Cổ phần Cluster Technology). Sự hình thành stereocomplex được xác định bằng phương pháp đo phổ FT-IR (Perkin Elmer Spectrum 100 FT-IR Spectrometer, Mỹ) và thiết bị gia nhiệt (Nhật Bản).

2.3. Tổng hợp PLAEF, DACA-PLAEF và CA-PLAEF

Phương pháp tổng hợp các loại polyme trên được kế thừa từ công trình đa công bố trước [8]. Các phản ứng tổng hợp thể hiện ở Hình 1. Sau khi

Hình 1. Phản ứng tổng hợp PLA, DACA-PLAEF và CA-PLAEF




tủa, các sản phẩm được xác định cấu truc, phân tử lượng, phân tích tính chất nhiệt bằng các thiết bị đặc trưng.

2.4. Chế tạo màng stereocomplex bằng kỹ thuật inkjet printing

Hỗn hợp CA-PLLAEF và CA-PDLAEF1, CA- PLLAEF và CA-PDLAEF2, DACA-PLLAEF và DACA-PDLAEF1, DACA-PLLAEF và DACA-PDLAEF2 được hòa tan trong chlorofom ở nồng độ 0,25 mg/l của mỗi polyme, sau đó được bơm vào đầu phun của thiết bị inkjet printer. Sau mỗi lần phun, để dung môi chlorofom bay hơi trong 20 giây, điều kiện thực nghiệm cụ thể được thể hiện ở Hình 2 và Bảng 1. Để so sánh, đối với các đơn phân tử CA-PLLAEF, CA-PDLAEF1, CA-PDLAEF2, DACA-PLLAEF, DACA-PDLAEF1, DACA-PDLAEF2 thực hiện tương tự nhưng với nồng độ 0,5 mg/l. Sự hình thành stereocomplex được xác định bằng phổ FT-IR và quan sát trực tiếp bằng mắt thường trên thiết bị gia nhiệt với tốc độ 10 oC/phut trong môi trường không khí.

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN3.1. Kết quả tổng hợp

Hình 3 thể hiện phổ 1H-NMR đại diện của DACA-PLLAEF với đầy đủ các pic đặc trưng của DACA-PLLAEF, chứng tỏ đa tổng hợp thành công. Các polyme PLLAEF, PDLAEF1, PD-LAEF2, CA-PLLAEF, CA-PDLAEF1, CA-PD

Hình 2. Sơ đồ inkjet printing hình thành stereocomplex. Thể tích của một giọt là 12 pg, chứa 20 pg polyme.

Bảng 1. Điều kiện inkjet printing Bảng 2. Kết quả tổng hợp các polyme

18




LAEF2, DACA-PDLAEF1 và DACA-PDLAEF2, (không biểu thị Hình) thu được kết quả tương tự, cụ thể: đối với PLLAEF, PDLAEF1, PDLAEF2, δ = 1.33-1.78 (m, 3H của PLA và 3H của EF), 3.83 (m, 3H), 4.25 (m, 2H), 5.17 (t, 1H), 6.41 (d, 1H), 6.98-7.52 (m, 3H), 7.61 (d, 1H); đối với DACA-PLLAEF, DACA-PDLAEF1 và DACA-PDLAEF2, δ = 1.33-1,78 (m, 3H của PLA và 3Hcủa EF), 2.17 (m, 6H), 3.83 (m, 3H), 4.25 (m, 2H), 5.17 (t, 1H), 6.38-6.44 (m, 2H), 6.98-7.57 (m, 6H), 7.61-7.71 (m, 2H); đối với CA-PLLAEF, CA-PDLAEF1 và CA-PDLAEF2, δ = 1.33-1.58 (m, 3H của PLA và 3H of EF), 3.83 (m, 3H), 4.25 (m, 2H), 5.17 (t, 1H), 6.42-6.46 (m, 2H), 6.98 (d, 2H), 7.00-7.80 (m, 8H). Kết quả này chứng tỏ các loại polyme này đa được tổng hợp thành công. Chất khởi đầu EF, dẫn xuất của acid cinnamic không gây cản trở tới hiệu suất mở vòng PLA. Các loại PLLAEF, PDLAEF1 và PDLAEF2 có hiệu suất phản ứng và phân tử lượng cao, tương tự như công trình đa công bố [8], điều này khẳng định kết quả có tính lặp lại, tức độ tin cậy cao (Bảng 2).

Nhiệt độ nóng chảy (Tnc) của các PLA không thay đổi sau khi bảo vệ nhóm OH cuối mạch (khoảng 170 oC), tức nhóm cuối mạch không quyết định tới nhiệt độ nóng chảy của PLA. Tuy nhiên, T10 được cải thiện rõ rệt. Khi bảo vệ nhóm OH cuối mạch bằng DACA thì T10 tăng lên khoảng 100 oC, trong khi đó bảo vệ bằng CA chi tăng khoảng 70 oC. Kết quả này phù hợp với kết quả của các công trình đa công bố trước [4-9], tức có độ lặp lại cao. Kết quả phân tích nhiệt cho thấy, DACA có khả năng cải thiện tính chất nhiệt của PLA tốt hơn CA, tức có thể điều khiển tính chất nhiệt của PLA bằng DACA và CA. Lý do chưa rõ, nhưng có thể do có nhóm acetoxy tạo ra nhánh ở cuối mạch tức là có sự móc nối giữa các phân tử. Các hợp chất bảo vệ cuối mạch đều có nguồn gốc từ thiên nhiên, nên sản phẩm thu được được dự đoán có tính tương thích sinh hoc cao, không gây ô nhiễm môi trường, hy vong có khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực từ nông nghiệp, công nghiệp đến y tế,....

Hình 4. Phổ FT-IR của (a) và (a’) DACA-PLLAEF, (b) và (b’) CA-PLLAEF, (c) và (c’) CA-PLAEF1-sc, (d) và (d’) CA-PLAEF2-sc, (e) và (e’) DACA-PLAEF1-sc, (f) và (f’) DACA-




3.1. Sự hình thành màng mỏng stereocomplex

Trong nghiên cứu trước đa thành công trong việc chế tạo stereocomplex giữa CA-PLLAEF và CA-PDLAEF1 (CA-PLAEF1-sc) hoặc CA- PD-LAEF1 (CA-PLAEF2-sc), DACA-PLLAEF và DACA-PDLAEF1 (DACA-PLAEF1-sc) hoặc DACA-PDLAEF1 (DACA-PLAEF2-sc) bằng phương pháp casting từ dung dịch chlorofom [8]. Các stereocomplex đều thể hiện tính ổn định nhiệt cao, có T10 trên 300 oC cao hơn khoảng 100 oC so với PLA không được bảo vệ nhóm OH cuối mạch. Tnc của các stereocomplex cao hơn các PLA đơn phân tử khoảng 50 oC. Những kết quả này cho thấy, các nhóm cuối mạch của các PLA hoàn toàn không gây ảnh hưởng đến sự hình thành ste-reocomplex. Hơn nữa, các stereocomplex còn thể hiện khả năng phản ứng dưới ánh sáng tia cực tím có bước sóng trên 280 nm tạo vòng cyclobutan do có liên kết đôi của acid cinnamic và acid 3,4-di-acetoxycinnamic. Kết quả này đa khẳng định các polyme chức năng này có tính bền nhiệt cao, nghiên cứu góp phần mở rộng phạm vi ứng dụng của polyme sinh hoc PLA. Tuy nhiên, đối với phương pháp chế tạo stereocomplex này khó thu được màng mỏng, khả năng ứng dụng trong một số lĩnh vực, đặc biệt lĩnh vực đòi hỏi kích thước nano sẽ bị hạn chế. Do đó, trong nghiên cứu này sử dụng kỹ thuật inkjet printing để chế tạo màng nano PLA stereocomplex. Kỹ thuật này cho phép điều chinh được độ dày của màng, có thể tự động hóa, hạn chế tạp chất, chất thải....

Trước tiên, sự hình thành stereocomplex của các PLA được bảo vệ cuối mạch bằng các dẫn xuất của acid cinnamic được xác định thông qua phổ FT-IR. Đây là phương pháp xác định nhanh, thuận tiện. Hình 4 thể hiện các dao động đặc trưng của

các đơn phân tử, stereocomplex trong các khoảng dao động 1850 ÷ 1650 cm-1 và 1250 ÷ 850 cm-1. Kết quả cho thấy, dao động đặc trưng của nhóm C=O trong các đơn phân tử ở 1751 cm-1, trong khi đó của stereocomplex dịch chuyển về 1746 cm-1, đây là do hình thành liên kết giữa nhóm C=O và CH3. Hơn nữa, dao động đặc trưng của liên kết C-CH3 tại 1043 cm-1 trong phổ của các đơn phân tử đa dịch chuyển sang dao động 1039 cm-1 trong phổ của stereocomplex. Ngoài ra, trong các phổ của stereocomplex còn xuất hiện dao động mới ở 908 cm-1, tương ứng với chuỗi 31 xoắn dạng δ của cấu truc stereocomplex. Từ những kết quả này cho ta thấy đa thành công trong việc chế tạo ste-reocomplex của các PLA được bảo vệ ở hai nhóm đầu mạch bởi các dẫn xuất của acid cinnamic bằng kỹ thuật inkjet printing.

Một đặc điểm quan trong của PLA stereocom-plex là Tnc tăng trên 50 oC so với polylactide đơn phân tử. Tnc của PLA đơn phân tử khoảng 170 oC, nhưng của stereocomplex tăng lên khoảng 230 oC, được nhiều nghiên cứu khẳng định thông qua giản đồ DSC [12,13]. Ở nghiên cứu trước, chung tôi đa công bố đơn phân tử PLA được bảo vệ hai dầu mạch bằng các dẫn xuất của acid cinnamic có Tnc trong khoảng 175 ÷ 178 oC, nhưng khi hình thành stereocomplex bằng phương pháp casting từ dung dịch clorofom, Tnc của chung tăng lên 223 ÷ 228 oC. Kết quả này được xác định bằng phương pháp DSC với tốc độ gia nhiệt là 10 oC/phut. Do sử dụng phương pháp casting cho màng dày, nên có thể tách để đo bằng phương pháp DSC. Nhưng trong nghiên cứu này, do sử dụng kỹ thuật inkjet printing với lượng rất ít do đó không thể kiểm tra bằng phương pháp DSC. Do đó, phương pháp quan sát bằng mắt trên thiết bị gia nhiệt trong môi trường không khí với tốc độ gia nhiệt khoảng 10 oC/phut được sử dụng. Kết quả thể hiện ở Hình 5. Đối với đơn phân tử, khi gia nhiệt trong khoảng 160 oC, không quan sát thấy các polyme này điều này chứng tỏ chung đa nóng chảy. Nhưng đối với stereocomplex, khi gia nhiệt tới 200 oC vẫn không quan sát thấy sự thay đổi, và khi tăng nhiệt độ lên trên 220 oC, quan sát thấy hiện tượng nóng chảy và ở 230 oC không quan sát thấy nữa. Như vậy, Tm của PLA tăng khoảng 60 oC khi hình thành ste-reocomplex. Từ kết quả FT-IR và gia nhiệt cho thấy, các nhóm thơm bảo vệ cuối mạch không gây ảnh hưởng tới quá trình hình thành stereo-complex bằng kỹ thuật inkjet printing.

Hình 5. Ảnh đại diện các đơn phân tử và stereocomplex thể hiện tình trạng nóng chảy khi gia nhiệt ở môi trường không khí

20




CA và DACA là hợp chất chứa liên kết đôi, có tính phản ứng ánh sáng cao, đa được công bố trên nhiều công trình [4,5,8,9,14-16]. Trong nghiên cứu này không khảo sát khả năng phản ứng ánh sáng của các PLAstereocomplex được bảo vệ hai đầu bởi các dẫn xuất của acid cinnamic, nhưng theo dự đoán tính phản ứng của chung không thay đổi so với các đơn phân tử.

4. KẾT LUẬNNghiên cứu đa thành công trong việc tổng hợp

PLA với hai đầu được bảo vệ bởi các dẫn xuất của hợp chất thiên nhiên acid cinnamic. Đa chế tạo thành công màng mỏng stereocomplex của các PLA đó bằng kỹ thuật inkjet printing. Sự hình thành stereocomplex được xác định bằng các pic đặc trưng trong phổ FT-IR và tình trạng nóng chảy. Tnc của các PLA stereocomplex cao hơn các đơn phân tử khoảng 60 oC. Kỹ thuật này đa mở ra một hướng đi mới cho việc chế tạo màng mỏng stereo-complex của PLA chức năng có tính ổn định nhiệt cao, mở rộng phạm vi ứng dụng của PLA.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. V. Marin, E. Holder, R. Hoogenboom, E. Tekin, U. S. Schubert “Light-emitting iridium(III) and ruthenium(II) polypyridyl complexes containing quadruple hydrogen-bonding moieties” Dalton Trans., 2006, 13, 1636-1644.[2]. E. Tekin, E. Holder, D. Kozodaev, U. S. Schubert “Controlled pattern formation of poly[2-methoxy-5-(2′-ethylhexyloxyl)–1,4-phenylenevinylene] (MEH–PPV) by ink-jet printing” Adv. Funct. Mater., 2007, 17, 277-284.[3]. B. Derby “Bioprinting: inkjet printing proteins and hybrid cell-containing materials and structures” J. Mater. Chem., 2008, 18, 5717-5721.[4]. H. T. Tran, M. Matsusaki, M. Akashi “Thermally stable and photoreact i v e polylactides by the terminal conjugation of bio-based caffeic acid” Chem.Commun., 2008, 33, 3918-3920.[5]. H. T. Tran, M. Matsusaki, M. Akashi “Mechanism of high thermal stability of commercial polyesters and polyethers conjugated with bio-based caffeic acid” J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem., 2011, 49, 3152-3162.[6]. H. Ajiro, Y-J. Hsiao, H. T. Tran, T. Fujiwara,

M. Akashi “A stereocomplex of poly(lactide)s with chain end modification: simultaneous resistances to melting and thermal decomposition” Chem. Commun., 2012, 48, 8478-8480.[7]. H. Ajiro, Y-J. Hsiao, H. T. Tran, T. Fujiwara, M. Akashi “Thermally stabilized poly(lactide)s stereocomplex with bio-based aromatic groups at both initiating and terminating chain ends” Macromolecules, 2013, 46, 5150-5156.[8]. H. T. Tran, H. Ajiro, M. Akashi “Thermal stable polylactides by stereocomplex formation and conjugation of both terminals with bio-based cinnamic acid derivatives” RSC Advances, 2015, 5, 91423-91430.[9]. H. T. Tran, M. Matsusaki, M. Akashi, N. D. Vu “Enhanced thermal stability of polylactide by terminal conjugation groups” Journal of Electronic Materials, 2016, 45, 2388-2394.[10]. T. Akagi, T. Fujiwara, M. Akashi “Rapid fabrication of polylactide stereocomplex using layer-by-layer deposition by inkjet printing” Angew. Chem. Int . Ed., 2012, 51, 5493-5496.[11]. T. Akagi, T. Fujiwara, M. Akashi “Inkjet printing of layer-by-layer assembled poly(lactide) stereocomplex with encapsulated proteins” Langmuir, 2014, 30, 1669-1676.[12]. H. Tsuji, S-H. Hyon, Y. Ikada “Stereocomplex formation between enantiomeric poly(lactic acid)s. 3. Calorimetric studies on blend films cast from dilute solution” Macromolecules, 1991, 24, 5651-5656.

[13]. M. Brzezinski, M. Bogusławska, M. Ilcikova, J. Mosnacek, T. Biela “Unusual thermal properties of polylactides and polylactide stereocomplexes containing polylactide-functionalized multi-walled carbon nanotubes” Macromolecules, 2012, 45, 8714-8721. [14]. T. Kaneko, H. T. Tran, D. J. Shi, M. Akashi “Environmentally degradable, high-performance thermoplastics from phenolic phytomonomers” Nature Mater., 2006, 5, 996-970.

[15]. H. T. Tran, M. Matsusaki, M. Akashi “Development of photoreactive degradable branched polyesters with high thermal and mechanical properties” Biomacromolecules, 2009, 10, 766-772.




NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA TINH DẦU SẢ CHANH CYMBOPOGON CITRATUS

CHEMICAL INVESTIGATION AND BIOLOGICAL ACTIVITY EVALUATION OF CYMBOPOGON CITRATUS ESSENTIAL OILS

Hoàng Thị Kim Vân1*, Hoàng Thị Ly1, Trần Thị Hằng1, Nguyễn Minh Quy1, Nguyễn Đức Duy1, Quách Thị Thanh Vân1, Hà Thị Nhã Phương1, Nguyễn Thị Hiền1, Ngô Thị Thanh Hằng1, Nguyễn

Tiến Đạt2, Nguyễn Hải Đăng2

1 Khoa Công nghệ Hóa học, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì, 2 Trung tâm tiên tiến về Hóa sinh Hữu cơ, Viện Hóa sinh biển,

Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Điện thoại: 0912608037 Email: [email protected]

ABSTRACT

Essential oils of Cymbopogon citratus L. in Thanh Son, Phu Tho were isolated by a steam-hydrodis-tillation method. The physico-chemical properties of the oils including ester, acidic, and saponification values were determined. The chemical compositions of the oils were analysed by GC/MS. The results indicated that the physico-chemical values and the compositions of the leaf oil are higher than those of the culm oil. However, only culm oil showed to be active in biological activity screenings. At the concen-tration of 500 µg/ml, culm oil exhibited positive DPPH radical scavenging and α-glucosidase inhibitory activities, while the others were not active.

Keywords: Cymbopogon citratus, essential oils, chemical compositions, DPPH radical scavenging.

1. GIỚI THIỆUCác loài thảo mộc có tinh dầu đa được sử dụng

trong y hoc cổ truyền để chữa bệnh từ lâu đời. Sả chanh, Cymbopogon citratus L. (Gramineae), là một loại cây quen thuộc với người dân Việt Nam. Trong y hoc cổ truyền sả có vị the, cay, mùi thơm, tính ấm, có tác dụng làm ra mồ hôi, sát khuẩn, chống viêm, thông tiểu, hạ khí, tiêu đờm… [1]. Trong thực phẩm, sả là gia vị quen thuộc dùng ăn sống hoặc tẩm ướp cho thơm các món ăn. Nghiên cứu về hoạt tính sinh hoc của sả chanh cho thấy tinh dầu của loài cây này thể hiện nhiều hoạt động dược hoc quý báu như diệt ký sinh trùng, kháng viêm, chống ung thư [2, 4, 5, 7].

Các nghiên cứu trước đây còn cho thấy hiệu quả kháng sinh, diệt côn trùng của tinh dầu sả chanh [6, 9, 3, 15]. Hiệu quả diệt tế bào ung thư của sả chanh được thông báo trên các dòng tế bào ung thư biểu mô người (HaCat) [10]. Ung thư buồng trứng chuột Trung Quốc (CHO) [11], và tế bào bạch huyết người P388. Hoạt động diệt tế bào ung thư của tinh dầu sả chanh được cho là do sự có mặt của thành phần hỗn hợp chất citral trong

đó. Citral là hỗn hợp hai đồng phân của geranial (trans-citral) và neral (cis-citral), đây được coi là hai thành phần chính, quan trong nhất của tinh dầu sả. Ngoài ra, một số hợp chất tecpen khác như myrcene, geraniol cũng thường được phát hiện trong thành phần tinh dầu sả chanh. Một số nghiên cứu về tinh dầu sả chanh thực hiện tại Việt Nam cũng đa chi ra sự tương đồng trong thành phần hóa hoc so với các nghiên cứu trên thế giới.

Trong nghiên cứu này, sẽ trình bày về kết quả tách chiết tinh dầu từ cây sả chanh trồng ở Phu Tho bằng phương pháp chưng chất lôi cuốn hơi nước thông qua đánh giá các chi số Acid, este và xà phòng. Thành phần hóa hoc của tinh dầu sả được phân tích bằng sắc ký lỏng ghép nối khối phổ GC/MS. Thăm dò hoạt tính chống ô xy hóa thông qua hoạt động quét gốc tự do DPPH và hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase.

2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1. Nguyên liệu

22




Nguyên liệu sả chanh được trồng tại huyện Thanh Sơn – Phu Tho. Cây sả chanh được thu hái vào mùa xuân năm 2016. Phần củ sả chanh (tính từ gốc trở lên khoảng 20 cm) sau đó phơi héo, rửa sạch, cắt mỏng. Phần lá được nhặt bỏ lá héo, băm nhỏ khoảng 9 – 10 cm, rửa sạch.

2.2. Phương pháp nghiên cứu

2.2.1. Chưng cất lôi cuốn hơi nước

Củ sả và lá sả được cắt nhỏ, cho vào thiết bị chưng cất lôi cuốn hơi nước, đun sôi đều, vừa phải, chưng cất trong 2 h. Sau đó, tinh dầu được tách nước và làm khô bởi muối Na2SO4 khan. Tinh dầu sau đó được lưu giữ ở -5 °C cho đến khi sử dụng.

2.2.2. Xác định chỉ số Acid (Ax)

Chi số Acid dựa vào phản ứng trung hòa giữa các Acid tự do có trong tinh dầu và dung dịch KOH pha trong rượu. Đại lượng biểu diễn số mg KOH dùng để trung hòa 1g tinh dầu.

RCOOH + KOH → RCOOK + H2OTừ lượng KOH đa dùng trong phản ứng ta tính

được chi số Acid bằng cách chuẩn độ một lượng tinh dầu nhất định hòa tan trong hỗn hợp cồn với este với dung dịch chi thị là phenolphthalein.

m

KOHMKOHX G

VCmA )( ×=

Trong đó:mKOH = 56. (mg) CM: là nồng độ dung dịch KOH (M)VKOH: là thể tích dung dịch KOH tiêu tốn (ml)Gm: là khối lượng tinh dầu đem trung hòa (g)

2.2.3. Xác định chỉ số este (Es)

Là số mg KOH cần thiết để xà phòng hóa những este trung tính trong 1g tinh dầu. Chi số este được xác định tương tự như chi số Acid. Dựa vào phản ứng xà phòng hóa este:

RCOOR’ + KOH → RCOOK + R’OHXác định chi số este bằng cách chuẩn độ một

lượng mẫu thử nhất định hòa tan trong cồn bằng dung dịch KOH trong cồn, với chi thị là phenol-phthalein.

m

HClMKOHS G

CVVmE ])[( 12 −=

Trong đó:mKOH = 56 (mg)

Cm: là nồng độ dung dịch HCl (M)

V1(HCl): là thể tích dung dịch HCl tiêu tốn với mẫu tinh dầu (ml)

V2(HCl): là thể tích dung dịch HCl tiêu tốn với mẫu trắng (ml)

Gm: là khối lượng mẫu tinh dầu (g)

2.2.4. Xác định chỉ số xà phòng hóa (Xp)

Được biểu diễn bằng số mg KOH dùng để xà phòng hóa hoàn toàn 1 g tinh dầu. Chi số xà phòng hóa xác định được thành phần tổng cộng của các Acid béo. Sau đó cố định lượng thừa KOH bằng dung dịch chuẩn HCl, từ đó tính được lượng KOH đa phản ứng với mẫu phân tích.

Xp = Ax + Es

2.2.5. Xác định thành phần hóa học của tinh dầu băng sắc ký ghép nối khối phổ.

Phương pháp sắc ký ghép nối khối phổ được thực hiện trên thiết bị Agilent GC7890A kết nối với khối phổ Agilent 5976C. Quá trình phân tích được thực hiện tại Viện Hóa hoc các hợp chất tự nhiên, Viện Hàn lâm Khoa hoc và Công nghệ Việt Nam. Cột phân tích sử dụng là cột mao dẫn HP-5MS (60 m × 0.25 mm id. × 0.25 μm film thick-ness). Khí mang Heli được thiết lập với tốc độ 1.0 ml/phut. Nhiệt độ lò được thiết lập tăng từ 60 oC đến 220 oC tốc độ 4 oC/phut, sau đó 20 oC/phut cho đến khi đạt 240 oC. Nhiệt độ buồng MS thiết lập ở 270 oC, MSs mode, E.I. detector thiết lập ở1300 V. Các hợp chất được nhận dạng dựa trên chi số lưu giữ (RI) kết hợp với phổ khối định danh sử dụng hai thư viện NIST08, Wiley09.

2.2.6. Khảo sát hoạt tính quét gốc tự do DPPH

2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) có khả năng tạo ra các gốc tự do bền trong dung dịch MeOH. Các chất có khả năng làm trung hoà hoặc bao vây các gốc tự do sẽ làm giảm cường độ hấp thụ ánh sáng của các gốc tự do DPPH. Hoạt tính chống oxy hoá được đánh giá thông qua giá trị hấp thụ ánh sáng của dịch thí nghiệm so với đối chứng khi đo ở bước sóng 517 nm [14]. Theo đó, mẫu pha ở 2 nồng độ 100 µg/ml và 500 µg/ml trong DMSO được cho vào các giếng của phiến 96 giếng chứa dung dịch 150 µM DPPH/MeOH. Sau 30 phut ủ trong bóng tối ở nhiệt độ phòng, độ hấp




thụ của các dung dịch phản ứng được đo trên máy ELISA ở bước sóng 517 nm. Kết quả được biểu thị bằng giá trị scavenging capactity (%SC). Acid ascorbic được sử dụng làm đối chứng dương.

2.2.7. Khảo sát hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase

Hoạt tính ức chế a-glucosidase được thực hiện dựa vào phản ứng thủy phân p-nitrophenyl-a-D-glucopyranoside thành đường glucose và p-nitrophenol dưới xuc tác a-glucosidase trong sự có mặt/không có hoạt chất nghiên cứu [13]. Mẫu nghiên cứu được thử ở 2 nồng độ 100 µg/ml và 500 µg/ml. Mật độ quang của p-nitrophenol sinh ra sau phản ứng được đo trên máy ELISA (Xmark, Biorad, USA) ở bước sóng 405 nm. Kết quả được biểu thị bằng giá trị % ức chế. Acar-bose được sử dụng làm chất đối chứng dương.

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN3.1. Kết quả xác định các chỉ số Ax, Es và Xp

Chi số Acid phụ thuộc vào phương pháp khai thác và mức độ tươi nguyên của nguyên liệu, nguyên liệu được bảo quản lâu thì chi số Acid sẽ tăng lên do bị oxi hóa và este trong tinh dầu bị phân giải. Biết được chi số Acid sẽ biết được lượng Acid tự do có trong tinh dầu. Chi số xà phòng hóa lớn chứng tỏ trong tinh dầu có các Acid phân tử khối nhỏ và ngược lại.

Bảng 1: Kết quả xác định các chỉ số Ax, Es và Xp của sả củ và sả lá

*Các thí nghiệm được lặp lại 3 lần

Kết quả bảng 1 cho thấy các chi số Ax, Es và Xp của mẫu củ sả đều thấp hơn mẫu lá sả. Chứng tỏ lượng Acid tự do và lượng este trong tinh dầu lá sả cao hơn củ sả, điều này gợi ý tinh dầu của lá sả có thể chứa nhiều các thành phần hóa hoc hơn củ sả.

3.2. Kết quả xác định thành phần hóa học bằng GC/MS

Các phân tích thành phần hóa hoc bằng GC/MS phù hợp với các phân tích sơ bộ thông qua

đánh giá các chi số Acid, este. Theo đó, trong tinh dầu của củ sả Thanh Sơn có 18 chất được nhận diện với hàm lượng khác nhau ít hơn lá sả (22 chất) bảng 2. Kết quả bảng 2 cho thấy, thành phần hóa hoc của tinh dầu sả chủ yếu là các hợp chất thuộc nhóm monotecpen và sesquitecpen. Trong đó chất chiếm hàm lượng lớn trong 2 loại tinh dầu nghiên cứu sả củ và sả lá là neral và ge-ranial. So sánh thành phần hóa hoc tinh dầu của hai mẫu sả củ và lá sả cho thấy hợp chất mycene có hàm lượng ở lá sả cao hơn so với củ sả. Ngược lại, hợp chất citronellol và đồng phân ociment có hàm lượng cao hơn ở củ sả. Thành phần neral tương đương nhau trong cả hai mẫu củ sả và lá sả nhưng hàm lượng geranial trong lá sả ít hơn trong củ sả. Neral và geranial có ứng dụng lớn trong chữa bệnh, kháng khuẩn, mỹ phẩm. Hàm lượng neral và geranial càng cao càng tốt, chứng tỏ tinh dầu có giá trị càng cao. Kết quả phân tích chứng minh sả được trồng tại Thanh Sơn nói riêng và Phu Tho nói chung có hàm lượng neral và geranial cao nên có kế hoạch đầu tư vào trồng sả để điều chế tinh dầu.

Bảng 2: Thành phần hóa học phân tích bởi GC/MS của củ sả và lá sả Thanh Sơn, Phú Thọ

24




3.3. Kết quả khảo sát hoạt tính sinh học

Kết quả thử sàng loc hoạt động quét gốc tự do (bảng 3) cho thấy chi có mẫu củ sả cho hoạt động quét gốc tự do DPPH hiệu quả ở nồng độ 500 μg/ml. Kết quả khảo sát khả năng ức chế enzym α-glucosidase cũng chi duy nhất mẫu củ sả cho hoạt động ức chế enzym này ở nồng độ 500 μg/ml. Đây là enzym quan trong trong quá trình chuyển hóa tinh bột thành đường. Ức chế enzym này là một trong những liệu pháp thường được áp dụng

Bảng 3. Kết quả sàng lọc hiệu quả quét gốc tự do DPPH và ức chế enzym α-glucosidase

Bảng 4. Kết quả IC50 của tinh dầu sả chanh

để hạn chế tăng đường huyết, giup phòng chống bệnh tiểu đường hiệu quả.

*Chất đối chứng dương

Những mẫu có hoạt tính ở bảng 3 tiếp tục được thử nghiệm để tìm giá trị IC50.

*Etoposide: Chất chuân

Từ kết quả trên cho thấy ở dòng tế bào ung thư phổi A-549 cả 4 mẫu thử đều thể hiện hoạt tính diệt tế bào và cho giá trị IC50 thấp. Trong đó mẫu sả củ 2 có giá trị IC50 thấp nhất thể hiện hoạt tính mạnh nhất trên dòng ung thư này.

4. KẾT LUẬNKết quả phân tích thành phần hóa hoc của tinh

dầu sả chanh Cymbopogon citratus phần củ và lá sả cho thấy sự tương đồng về các thành phần chính. Thành phần trong tinh dầu lá nhiều hơn so với tinh dầu củ. Tuy nhiên, phần tinh dầu củ sả




thể hiện hoạt tính quét gốc tự do DPPH và ức chế enzym α-glucosidase ở nồng độ 500 μg/ml, con lá sả không thể hiện hoạt tính.

Đa thăm dò hoạt tính sinh hoc trên dòng tế bào ung thư phổi cho thấy các mẫu thử đều có giá trị IC50 thấp chứng tỏ thể hiện hoạt tính mạnh trên dòng ung thư này. Đây là một hướng đi nhằm góp phần nâng cao giá trị sử dụng của cây sả chanh cũng như khai thác hiệu quả tiềm năng kinh tế mà nó mang lại.


[1]. Đỗ Tất Lợi, “Cây thuốc và các vị thuốc Việt Nam” Nhà xuất bản Y học, Hà Nội, 2006.

[2]. Akhila A, “Essential oil-bearing grasses: the genus Cymbopogon”, Series: Medicinal and aromatic plants – Industrial profiles, 2010, Vol. 46, Series Ed. Ronald Hardman, CRC Press, USA.

[3]. Ansari MA, Razdan RK, “Relative efficacy of various oils in repelling mosquitoes”, Indian J Mal, 1995, 32, 104-111.

[4]. Binh PT, Descoutures D, Dang NH, Nguyen NPD, Dat NT, “A new cytotoxic gymnomitrane sesquiterpene from Ganoderma lucidum fruiting bodies”, Nat Prod Commun, 2015, 10(11), 1911-1912.

[5]. Blanco MM, Costa CARA, Freire AO, Santos Jr, Costa M, “Neurobehavioral effect of essential oil of Cymbopogon citratus in mice”, Phytomedicine, 2009, 16, 265-270.

[6]. Chalchat JC, Garry RP, Menut C, Lonaly G, Malhuret R, Chopineau J, “Correlation between chemical composition and antimicrobial activity. VI. Activity of some African essential oils”, J Essent Oil Res, 1995, 9, 67-75.

[7]. Dieu HK, “Antibacterial activity of several medicinal plants growth in Mekong delta against fish pathogens”, Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ, 2010, 15b: 222-229.

[8]. Dubey NK, Kishore N, Varma J, Lee SY, “Cytotoxicity of the essential oil of Cymbopogon

citratus and Ocimum gratissimum”, Indian J Pharm Sci, 1997, 59, 263-264.

[9]. Handique AK, Singh HB, “Antifungal action of lemongrass oil on some soil-borne plant pathogens”, Indian Perfumer,1990, 34, 232–234.

[10]. Koba K, Sanda K, Guyon C, Raynaud C, Chaumont JP, Nicod L, “Invitro cytotoxic activity of Cymbopogon citratus L. and Cymbopogon nardus L. essential oils from Togo”, Bangladest J Pharmacol, 2009, 4, 29-34.

[11]. Kpoviessi S, Bero J, Agbani P, Gbaguidi F, Kpadonou-Kpoviessi B, Sinsin B, Accrombessi G, Frederich M, Moudachirou M, Quetin-Leclercq J, “Chemical composition, cytotoxicity and in vitro antitrypanosomal and antiplasmodial activity of the essential oils of four Cymbopogon species from Benin”, J Ethnopharmacol, 2014, 15, 653-659.

[12]. Nonviho G, Wotto VD, Noudogbessi JP, Avlessi F, Akogbeto M, Sohounhloué DCK, “Insecticidal activities of essential oils extracted from three species of poaceae on Anopheles gambiae spp, major vector of malaria”, Sci. Study Res. Chem. Chem. Eng., Biotechnol., Food Ind, 2010, 11(4): 411-420.

[13]. Ranilla LG, Kwon YI, Apostolidis E, Shetty K, “Phenolic compounds, antioxidant activity and in vitro inhibitory potential against key enzymes relevant for hyperglycemia and hypertension of commonly used medicinal plants, herbs and spices in Latin America”, Bioresourse Technol, 2010, 101, 5676-4689.

[14]. Shahat AA, Cos P, Hermans N, Apers S, De Bruyne T, Pieters L, Berghe DV, Vlietinck AJ, “Anticomplement and antioxidant activities of new acetylated flavonoid glycosides from Centaurium spicatum.” Planta Med, 2003, 69, 1153-1156

[15]. Sukari MA, Rahmani M, Manas A, Takahashi S, “Toxicity studies of plants extracts on insects and fish”, Partanika, 1992, 15, 41-44.

26




TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO LÕI-VỎ, SONG TINH BẬC 5 CẤU TRÚC HÌNH SAO BIỂN

SYNTHESIS FIVE-FOLD TWINNED CORE-SHELL STARFISH NANOSTRUCTURES

Nguyễn Tiến Khí1*, Nguyễn Thị Kim2, KwangYeol Lee3

1Trung tâm Ứng dụng Kỹ thuật Phân tích, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì2Khoa Công nghệ Hóa học, Tường Đại học Công nghiệp Việt Trì

3Khoa Hóa học, Trường Đại học Hàn Quốc

Điện thoại: (+84)904903064 Email: [email protected]

ABSTRACT

The rational and reliable synthesis of structurally related nanostructures, a core-shell Pt3Ni@Rh starfish, a core-shell Pt3Ni@Rh pentagon is prepared from a Pt3Ni short nanorods, all of them with five-fold twinning for the control of catalytic activity.

Keywords: core-shell, twinning, pentagon, nanostar, five-fold.

1. GIỚI THIỆU Hoạt tính xuc tác của một hạt nano bị ảnh hưởng

rất lớn bởi đặc điểm năng lượng trong toàn bộ cấu truc [1-8] và bề mặt của nó [9]. Do đó, việc kiểm soát hình dạng của các hạt nano có năng lượng bề mặt, được xác định rõ ràng, đang nhận được nhiều sự quan tâm do tính chất và ứng dụng tiềm năng của cả hai tính chất hoạt tính và tính chon loc cùng một luc [10,11]. Mặt khác, để thu được một chất xuc tác có khả năng chon loc thì năng lượng bề mặt của nó cần đáp ứng được các yêu cầu nhất định, điều này đòi hỏi một quá trình điều chế cẩn thận của các cấu truc nano có liên quan với mặt năng lượng và kiểm soát các đặc tính cấu truc đó.

Như chung ta được biết, một cấu truc nano lõi-vỏ với các kim loại khác nhau sẽ làm tăng hoạt tính xuc tác lên một cách đáng kể so với hoạt tính của các kim loại ban đầu. Trong thời gian gần đây, chung tôi đa nhận thấy rằng sự tạo thành của một ranh giới song tinh trên bề mặt của hạt nano cũng giup cho quá trình làm tăng hoạt tính xuc tác của chung một cách đáng kể [12,13]. Do đó, nếu ta tìm ra một phương pháp để tổng hợp được một vật liệu nano vừa có cấu truc lõi-vỏ, vừa mang cấu truc song tinh thì hoạt tính xuc tác của vật liệu thu được sẽ được tăng lên khá nhiều. Đây là mục tiêu mà chung tôi hướng đến trong quá trình nghiên cứu.

Trong bài báo này, chung tôi trình bày quá trình tổng hợp hợp lý và đáng tin cậy tạo ra các cấu truc

nano có các đặc điểm như trên, cụ thể cấu truc lõi-vỏ Pt3Ni@Rh ngũ giác, Pt3Ni@Rh hình sao. Cấu truc này có sự kết hợp nhiều đặc điểm nổi bật: cấu truc lõi-vỏ, cấu truc lưỡng kim, đa kim loại kết hợp với cấu truc song tinh bậc 5 trên bề mặt của hạt nano… tạo ra vật liệu có tính chon loc và hoạt tính xuc tác cao.

2. HÓA CHẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

Các hóa chất được sử dụng trong quá trình nghiên cứu của công ty Aldrich như 1,2-hexa-decanediol (HDD); Stearic Acid (SA); ethylene glycol (EG); octadecylamine (ODA); oleylamine; Ni(acac)2; Pt(acac)2; khí CO, Ar (tinh khiết); CH3OH, C6H5CH3 (tinh khiết).

Các mẫu TEM và HRTEM được đo trên máy TECNAI G2 20 S-Twin hoạt động ở 200 kV và TECNAI G2 F30 hoạt động ở 300 kV.

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN3.1. Điều chế lõi Pt3Ni dạng thanh ngắn

Trong các báo cáo trước đây, chung tôi đa thành công trong việc điều chế cấu truc nano Pt, Pt3Ni dạng thanh mảnh và song tinh bậc 5 [13, 15], bên canh đó, chung tôi cũng nhận thấy rằng khi nhiệt độ của quá trình tổng hợp Pt dạng thanh càng cao thì sản phẩm thu được càng ngắn và bán kính của




nó càng lớn [12]. Do đó trong quá trình điều chế, để tối ưu hóa chung tôi đa tiến hành quá trình tổng hợp cấu truc Pt3Ni dạng thanh rất ngắn (<5 nm). Cách tiến hành như sau: hỗn hợp Pt(acac)2, Ni(acac)2, EG, ODA được nung nóng chảy trong bình phản ứng ở 80 oC, sau khi hut chân không 30 phut ở nhiệt độ này, hỗn hợp phản ứng được cung cấp khí CO (1 atm) và đun nóng lên 150 oC (tốc độ tăng nhiệt 5 o/phut) và duy trì trong 2 giờ trong môi trường khí CO. Sản phẩm sau đó được làm sạch bằng hỗn hợp toluene-methanol (1:1) trong máy siêu âm và ly tâm để thu được sản phẩm Pt3Ni là chất rắn màu đen. Sau khi làm sạch sản phẩm được tạo mẫu đi đo TEM (Hình 1) và nguyên liệu cho bước tiếp theo.

Hình 1. Ảnh TEM Pt3Ni dạng thanh ngắn

Thông qua Hình 1, ta thấy các hạt Pt3Ni thu được có đường kính trong khoảng 3 nm với chiều dài trong khoảng 4-6 nm, tuy nhiên đa số các hạt thu được đều trong thỏa man tiêu trí ban đầu là có chiều dài trong khoảng < 5 nm.3.2. Điều chế Pt3Ni@Rh pentagon (hình mười mặt)

Cấu truc lõi-vỏ kết hợp song tinh bậc 5 Pt3Ni@Rh ngũ giác với kích thước ~20 nm (Hình 2) được điều chế bằng cách dùng EG làm tác nhân khử Rh(acac)3 khi có mặt của Pt3Ni dạng thanh ngắn (vừa điều chế ở trên) và stearic Acid trong oleylamine ở 130 oC trong 10 h sau đó nâng lên 180 oC trong 10 h dưới khí quyển Ar.

Từ hình ảnh thu được trên Hình 2 cho ta thấy cấu truc song tinh bậc 5 của {111} Pt3Ni@Rh ngũ giác là cấu truc rõ rệt và điển hình. Quá trình hình thành của cấu truc Pt3Ni@Rh ngũ giác được hình thành thông qua 2 giai đoạn, do việc khử Rh(acac)3 xẩy ra không dễ dàng nên giai đoạn đầu ở 130 oC là

Hình 2. Ảnh TEM và HRTEM của Pt3Ni@Rh mười mặt (a) và (b) (5 đường thẳng màu xanh là đường danh giới song tinh); hình FFT của vùng màu xanh (c) và màu đỏ (d)

thời gian để làm lao hóa và phủ Rh lên bề mặt của Pt3Ni. Sau đó {111}Rh được bền hóa ở 180 oC dưới sự hiện diện của chất hoạt động bề mặt stearic Acid, điều này đa được chứng minh trong các tài liệu trước đây [12].

Dựa trên quá trình điều chế và hình dạng của Pt3Ni@Rh là một cấu truc song tinh bậc 5 dạng ngũ giác, do đó đây là một bằng chứng để có thể khẳng định một lần nữa nhân Pt3Ni là cấu truc song tinh bậc 5.

3.3. Điều chế Pt3Ni@Rh hình sao

Nếu ta tiếp tục trộn Pt3Ni@Rh ngũ giác với Rh(acac)3, HDD trong oleylamine và đun nóng lên nhiệt độ 130 oC dưới khí quyển Ar trong điều kiện không có mặt stearic Acid thì sau thời gian 14 h phản ứng, chung tôi thu được một cấu truc có dạng hình ngôi sao năm cánh, trong đó mỗi cánh ngôi sao là một thanh Rh được moc ghép ra tại mỗi đinh của Pt3Ni@Rh ngũ giác (Hình 3). Một điểm đặc biệt là các thanh Rh mới moc ra cũng có cấu truc song tinh, điều này được giải thích là trong quá trình moc, Rh dạng thanh đa được truyền cấu truc song tinh từ Pt3Ni@Rh ngũ giác sang, ta dễ dàng quan sát thấy điều này trên ảnh HRTEM trên Hình 3a.

Quá trình moc Rh lên Pt3Ni@Rh có thể xảy ra ở nhiệt độ thấp 130 oC, điều này hoàn toàn khác với quá trình moc Rh lên Pt3Ni dạng thanh xảy ra ở nhiệt độ cao hơn, điều này được giải thích là sự có mặt của stearic Acid, khi có mặt stearic Acid nó sẽ có tác dụng bảo vệ mặt {111}Rh, do đó quá trình moc Rh lên Pt3Ni có mặt stearic Acid sẽ cần nhiệt độ cao hơn để có thể khử được Rh(acac)3. Cũng nhờ sự có mặt của stearic Acid mà Rh được

28




moc ra trên toàn bộ bề mặt của Pt3Ni, vì ở nhiệt độ cao, khả năng phản ứng và tốc độ khử nhanh nên Rh không phân biệt các vị trí có mức năng lượng cao (các đinh) và năng lượng thấp (mặt). Còn khi ở nhiệt độ thấp, quá trình chon loc là mạnh hơn nên Rh chi được moc ra ở các đinh của ngũ giác nơi có mức năng lượng cao hơn, đây là phát hiện lớn của nhóm nghiên cứu trong việc định hướng quá trình moc ghép sử dụng chất hoạt động bề mặt để thu được những sản phẩm có cấu truc như mong muốn. Để chứng minh cho cấu truc thu được là cấu truc lõi vỏ, chung tôi tiến hành chụp ảnh bản đồ nguyên tố của Pt3Ni@Rh hình sao (Hình 3b), thông qua hình ảnh có thể thấy cấu truc thu được có lõi là Pt (do hàm lượng Ni là rất bé nên khi đo cường độ Ni là rất nhỏ và không xuất hiện trong hình ảnh) được bao phủ xung quanh là Rh. Qua đây chứng minh được rằng cấu truc Pt3Ni@Rh ngũ giác và hình sao đều có cấu truc lõi-vỏ, với lớp vỏ Rh bao quanh Pt3Ni như khẳng định và cấu truc tổng hợp mong muốn.

Hình 3: a) Ảnh HRTEM của Pt3Ni@Rh hình sao ảnh nhỏ bên dưới là ảnh TEM của cấu trúc (5 đường thẳng màu đỏ là đường danh giới song tinh); α, β, γ hình FFT của các vị trí tương ứng; (b) ảnh bản đồ nguyên tố của Pt3Ni@Rh hình sao.

Quy trình điều chế cấu truc Pt3Ni@Rh hình sao được trình bày thông qua sơ đồ sau (Hình 4):

Một điều khá thu vị đó là, một cấu truc hình sao với Rh tinh khiết có cấu truc tương tự như lớp vỏ cấu truc Rh mà chung tôi tổng hợp đa được Xia và cộng sự [14] tổng hợp với phương pháp khác và

trong môi trường nước. Tuy nhiên, phương pháp tổng hợp của chung tôi có ưu việt hơn rất nhiều của Xia, vì chung tôi tổng hợp nên vật liệu có các đường ranh giới song tinh bậc 5 với các tinh thể mới có tính chất song tinh được truyền từ các tinh thể gốc theo phương pháp moc ghép, do đó sản phẩm được tạo ra sẽ có năng lượng bề mặt cao hơn. Hơn thế, sản phẩm của chung tôi có cấu truc lõi-vỏ nên sẽ tồn tại sự không đồng nhất về cấu truc mạng giữa lớp lõi và lớp vỏ, điều này sẽ giup cho sản phẩm có hoạt tính xuc tác là cao hơn.

Hình 4. Sơ đồ tổng hợp vật liệu nano Pt3Ni@Rh hình sao

Ngoài ra, do quá trình tổng hợp của chung tôi chia ra nhiều giai đoạn khác nhau, vì vậy chung tôi hoàn toàn có thể điều chinh điều kiện tổng hợp để thu được các sản phẩm có độ dài của các cánh sao là khác nhau. Cụ thể khi khảo sát thời gian phản ứng, chung tôi nhận thấy khi kéo dài thời gian phản ứng thì độ dài của cánh sao là lớn hơn và tốc độ phát triển của chung vào khoảng 1 nm/h. Điều tương tụ cũng xảy ra khi chung tôi thay đổi tỷ lệ khối lượng Rh(acac)3/Pt3Ni@Rh, khi tỷ lệ này tăng lên thì độ dài của cánh sao cũng sẽ tăng lên.

Qua đây nhận thấy, dựa trên cơ sở của quá trình moc ghép và tiến hành tổng hợp qua nhiều bước, chung tôi đa tạo ra cấu truc Pt3Ni@Rh ngũ giác, Pt3Ni@Rh hình sao đều có đặc tính cấu truc là đường ranh giới song tinh bậc 5 trên bề mặt kết hợp với cấu truc lõi-vỏ. Cả hai đặc tính này đều làm tăng khả năng xuc tác của vật liệu tạo nên cấu truc. Dó đó, có thể khẳng định cấu truc chung tôi tổng hợp nên sẽ có hoạt tính xuc tác cao. Điều này sẽ được chung tôi nghiên cứu kỹ lưỡng và công bố trong thời gian sớm nhất.

4. KẾT LUẬNChung tôi đa thành công trong việc tổng hợp

cấu truc Pt3Ni@Rh ngũ giác và Pt3Ni@Rh hình sao kết hợp được các đặc điểm: cấu truc lõi-vỏ, đường ranh giới song tinh, bề mặt có năng lượng cao. Qua đó chứng minh được, nếu chung ta tìm




được một điều kiện hợp lý chung ta có thể tổng hợp được cấu truc có kết hợp của nhiều đặc điểm có lợi: Cấu truc lõi-vỏ, đường ranh giới song tinh, bề mặt có năng lượng cao. Điều này mở ra hướng đặc điểm cấu truc mong muốn để ứng dụng trong phát triển mới để tạo ra các cấu truc có nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống cũng như công nghiệp.


[1]. N. Tian, Z. Zhou, S. Sun, Y. Ding and Z. L Wang “Synthesis of Tetrahexahedral Platinum Nanocrystals with High-Index Facets and High Electro-Oxidation Activity” Science, 2013, 316, 732-735.

[2]. X. Huang, S. Tang, H. Zhang, Z. Zhou and N. Zheng “Controlled Formation of Concave Tetrahedral/Trigonal Bipyramidal Palladium Nanocrystals” J. Am. Chem. Soc., 2009, 131(39), 13916-13917.

[3]. Z. Lin, H. Chu, Y. Shen, L. Wei, H. Liu and Y. Li “Rational preparation of faceted platinum nanocrystals supported on carbon nanotubes with remarkably enhanced catalytic performance” Chem. Commun., 2009, 45, 7167-7169.

[4]. K. Lee, M. Kim and H. Kim “Catalytic nanoparticles being facet-controlled” J. Mater. Chem., 2010, 20, 3791-3798.

[5]. C. L. Lu, K. S. Prasad, H. L. Wu, J. A. A. Ho and M. H. Huang “Au Nanocube-Directed Fabrication of Au−Pd Core−Shell Nanocrystals with Tetrahexahedral, Concave Octahedral, and Octahedral Structures and Their Electrocatalytic Activity” J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 14546-145553.

[6]. F. Wang, C. Li, L. D. Sun, H. Wu, T. Ming, J. Wang, J. C. Yu and C. H. Yan “Heteroepitaxial Growth of High-Index-Faceted Palladium Nanoshells and Their Catalytic Performance” J. Am. Chem. Soc., 2011, 133(4), 1106-1111.

[7]. X. Huang, Z. Zhao, J. Fan, Y. Tan and N. Zheng “Amine-Assisted Synthesis of Concave Polyhedral Platinum Nanocrystals Having {411}

High-Index Facets” J. Am. Chem. Soc., 2011, 133(13), 4718-4721.

[8]. C. W. Yang, K. Chanda, P. H. Lin, Y. N. Wang, C. W. Liao and M. H. Huang “Fabrication of Au–Pd Core–Shell Heterostructures with Systematic Shape Evolution Using Octahedral Nanocrystal Cores and Their Catalytic Activity” J. Am. Chem. Soc., 2011, 133(49), 19993-20000.

[9]. B. Lim, M. Jiang, P. H. C. Camargo, E. C. Cho, J. Tao, X. Lu, Y. Zhu and Y. Xia “Pd-Pt bimetallic nanodendrites with high activity for oxygen reduction” Science, 2009, 324, 1302-1305.

[10]. H. Zhang, M. Jin, Y. Xiong, B. Lim, Y. Xia “Shape-Controlled Synthesis of Pd Nanocrystals and Their Catalytic Applications” Acc. Chem. Res., 2013, 46(8), 1783-1794.

[11]. G. A. Somorjai “Modern Surface Science and Surface Technologies: An Introduction” Chem. Rev., 1996, 96, 1223-1235.

[12]. N. T. Khi, J. Yoon, H. Kim, S. Lee, B. Kim, H. Baik, S. J. Kwon, K. Lee “Axially twinned Nanodumbbell with a Pt bar and two Rh@Pt balls designed for high catalytic activity: Transferring the twinned crystallographic structure from the Pt bar to the entire dumbbell” Nanoscale, 2013, 5, 5738-5742.

[13]. J. Yoon, N. T. Khi, H. Kim, B. Kim, H. Baik, S. Back, S. Lee, S.-W. Lee, S. J. Kwon, K. Lee “High yield synthesis of catalytically active five-fold twinned Pt nanorods from a surfactant-ligated precursor” Chem. Commun., 2013, 49, 573-575.

[14]. H. Zhang, X. Xia, W. Li, J. Zeng, Y. Dai, D. Yang, Y. Xia “Facile Synthesis of Five-fold Twinned, Starfish-like Rhodium Nanocrystals by Eliminating Oxidative Etching with a Chloride-Free Precursor” Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 49, 5296 – 5300.

[15]. N. T. Khi, J. Yoon, H. Baik, S. Lee, D. J. Ahn, S. J. Kwon, K. Lee “Twinning boundary-elongated hierarchical Pt dendrites with an axially twinned nanorod core for excellent catalytic activity” CrystEngComm, 2014, 16, 8312-8316.

30




ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN NUNG ĐẾN CẤU TRÚC TINH THỂ,KÍCH THƯỚC HẠT VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC

CỦA VẬT LIỆU NANO Mn-TiO2

THE EFFECTS OF CALCINATION CONDITIONS ON CRYSTALLINE STRUCTURES, SIZES AND PHOTOCATALYTIC ACTIVITY

OF NANO Mn-TiO2 MATERIALS

Mạc Đình Thiết1*, Nguyễn Thị Lan Anh2

1Khoa Công nghệ Hóa học, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì2Khoa Kỹ thuật Phân tích, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì


ABSTRACT

Mn-TiO2 nanoparticles (0.2 at.% Mn) were synthesized by sol-gel method. The synthesized products were characterized by TGA-DSC, XRD, SEM. The SEM micro-graphs show that the particle morphol-ogy is spherical in general. Photocatalytic activity of Mn-TiO2 was evaluated by bleaching the sample solution of methylene blue (MB) dye under solar light. It was found that 0.2% Mn-TiO2 material has the highest photocatalytic activity in calcining heat 600 oC and annealing time 1h.

Keywords: sol-gel, Mn-TiO2, nano materials, calcination conditions, photocatalysis.

1. GIỚI THIỆU Tổng hợp và ứng dụng quang xuc tác của vật

liệu nano TiO2 đa được nghiên cứu rộng rai, vì nó có hoạt tính xuc tác cao, bền quang hoá và không độc hại. Tuy nhiên, cho đến nay việc ứng dụng TiO2 trong lĩnh vực quang xuc tác chưa mang lại hiệu quả cao, nguyên nhân chủ yếu là do vùng cấm rộng của TiO2 và sự tái kết hợp nhanh của các cặp electron - lỗ trống được tạo ra khi chiếu xạ tia tử ngoại vào các hạt TiO2 [1, 2].

Để làm tăng hiệu suất quang hoá của TiO2 (giảm sự tái kết hợp của e- - h+) và mở rộng vùng ánh sáng kích thích (sang vùng nhìn thấy), nhiều nhà khoa hoc đa và đang tìm cách pha tạp các nguyên tố kim loại chuyển tiếp vào TiO2. Trong số các kim loại 3d, về lý thuyết Mn có lợi thế rất lớn là cho phép hấp thụ phần lớn ánh sáng trong vùng nhìn thấy của ánh sáng mặt trời, thông qua ảnh hưởng kết hợp sự thu hẹp vùng cấm của TiO2 và tạo ra các mức tạp trong vùng cấm. Bên cạnh đó, Mn còn dễ dàng chuyển hoá giữa hai dạng Mn(IV)↔Mn(III) nên có khả năng ngăn cản được sự tái kết hợp của các cặp e- - h+ quang sinh [3, 4, 5]. Trong bài báo này, vật liệu nano Mn-TiO2 được tổng hợp bằng phương pháp sol-gel, nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ nung và thời gian nung

mẫu đến cấu truc tinh thể, kích thước hạt, độ hấp thụ quang và hoạt tính quang xuc tác của vật liệu.

2. THỰC NGHIỆM2.1. Hóa chất

Các hóa chất chính sử dụng trong nghiên cứu: Ti(C4H9O)4 (Merck), Mn(CH3COO)2.4H2O (England), HNO3, ethanol (EtOH), xanh metylen (China), nước cất.

2.2. Tổng hợp vật liệu

Vật liệu nano Mn-TiO2 được tổng hợp bằng phương pháp sol-gel. Quá trình thực hiện như sau: Pha chế dung dịch hỗn hợp gồm Mn(CH3COO)2 và Ti(C4H9O)4 (TBOT) theo ti lệ để đạt được hàm lượng pha tạp 0,2 % Mn về nguyên tử (thành phần có hoạt tính quang xuc tác tốt nhất) trong dung môi ethanol (EtOH), dùng HNO3 điều chinh pH của dung dịch từ 1,5 ÷ 2,0. Thuỷ phân dung dịch hỗn hợp thu được bằng hỗn hợp nước-rượu (EtOH/TBOT = 4/1 (v/v), H2O/TBOT = 4/1 (mol/mol)), khuấy đều cho đến khi thu được gel. Già hoá gel ở nhiệt độ phòng, sấy 100 oC, nghiền mịn và nung trong môi trường oxi không khí ở các nhiệt độ 400 ÷ 700 oC, với thời gian lưu nhiệt nung khác nhau




từ 30 ÷ 180 phut. Mẫu TiO2 không pha tạp cũng được tổng hợp tương tự để so sánh.


Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) được ghi trên máy D8 Advance-Bruker-Germany với bức xạ CuKα, điện áp 40 kV, cường độ 40 mA, ở 25 oC, góc quét 2θ từ 10 ÷ 70 o và tốc độ quét 0,03 o/s. Hình thái hoc bề mặt của vật liệu được xác định từ ảnh SEM trên máy SEM Hitachi-S4800-Japan. Tính chất quang của vật liệu được nghiên cứu bằng phổ UV-Vis trên máy Cary 5000 Spectro Photometer.

Hoạt tính quang xuc tác của vật liệu Mn-TiO2 được xác định qua khả năng phân huỷ làm mất màu xanh metylen (MB) dưới ánh sáng mặt trời. Tiến hành phân tán 0,05 g chất xuc tác vào trong. 100 ml dung dịch MB (10 mg/l), khuấy trong tối 30 phut để đạt được cân bằng hấp phụ. Dung dịch huyền phù được chiếu sáng trực tiếp bằng ánh sáng mặt trời (cường độ ánh sáng trung bình ~ 13 mW/cm2), thời gian thử hoạt tính 45 phut trong điều kiện khuấy lên tục. Lượng MB còn lại được xác định bằng cách đo mật độ quang ở bước sóng 661 nm, từ đó tính hiệu suất phân huỷ quang.

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung mẫu

Kết quả phân tích nhiệt TG-DSC đối với mẫu bột đa sấy để tổng hợp vật liệu 0,2% Mn-TiO2 được chi ra trên Hình 1.

Giản đồ phân tích nhiệt mẫu Mn-TiO2 cho

thấy: Pic thu nhiệt ở ~ 148 oC kèm theo hiệu ứng mất khối lượng, ứng với sự mất nước hấp phụ; Pic tỏa nhiệt ở ~ 201 oC kèm theo giảm khối lượng, ứng với sự cháy của etanol (dung môi) có trong gel khô; Pic tỏa nhiệt ở ~ 261 oC cũng kèm theo hiệu ứng giảm khối lượng, ứng với sự cháy của CH3COO-, NO3

- và hợp chất chứa cacbon còn sót lại nằm sâu trong cấu truc gel kết hợp với mất nước cấu truc của vật liệu; Nhiệt độ ~ 500 oC, có được sự ổn định về khối lượng sản phẩm.

Từ những nhận định qua giản đồ phân tích nhiệt TGA-DSC mẫu gel Mn-TiO2, để khảo sát

ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến các tính chất cũng như hiệu suất phân hủy quang của vật liệu Mn-TiO2, mẫu 0,2% Mn-TiO2 được tiến hành nung ở các nhiệt độ từ 400 ÷ 700 oC trong 1 giờ.

Giản đồ XRD của các mẫu được trình bày trên Hình 2.

Hình 2. Giản đồ XRD của mẫu 0,2%Mn-TiO2 ở các nhiệt độ nung khác nhau

Hình 1. Giản đồ TGA-DSC của mẫu gel khô 0,2%Mn-TiO2

32




mẫu 700 oC còn bắt đầu xuất hiện pha tinh thể của mangan oxit (Mn3O4).

Hình 3. Ảnh SEM mẫu 0,2% Mn-TiO2 nung 400 oC (a); nung 600 oC (b)

Ảnh SEM của mẫu 0,2% Mn-TiO2, nung ở 400

oC và 600 oC trong 1 giờ được đưa ra trên Hình 3. Hình ảnh cho thấy, các hạt sản phẩm ở hai nhiệt độ nung khác nhau đều có dạng cầu, khi nhiệt độ nung tăng từ 400 oC lên 600 oC có sự phát triển mạnh về kích thước hạt sản phẩm.

Kết quả tính kích thước tinh thể trung bình theo Scherrer, thành phần pha và hiệu suất phân hủy quang MB của mẫu 0,2% Mn-TiO2 ở nhiệt độ nung khác nhau dưới ánh sáng mặt trời trong thời gian 45 phut, được trình bầy ở Bảng 1.

Từ các kết quả ở Bảng 1 cho thấy, nhiệt độ nung tăng kích thước tinh thể của các mẫu Mn-TiO2 tăng dần. Nhiệt độ nung 400 ÷ 500 oC các mẫu Mn-TiO2 chi có cấu truc pha anatase, hai yếu tố cơ bản tác động đến hiệu suất phân hủy quang của sản phẩm là mức độ kết tinh và kích thước tinh thể (hạt) sản phẩm, trong đó yếu tố mức độ kết tinh chiếm ưu thế đa thuc đẩy hoạt tính quang xuc tác của sản phẩm. Nhiệt độ nung 600 oC trở lên, các mẫu Mn-TiO2 có mặt của pha rutile với ti lệ tăng dần theo nhiệt độ. Mẫu nung 600 oC có hiệu suất phân hủy quang MB tốt nhất, do sản phẩm có được ti lệ pha rutile/anatase thích hợp (20 ÷ 30 % rutile và 80 ÷ 70 % anatase). Sự có mặt của pha rutile tạo thuận lợi cho quá trình hấp thụ ánh sáng (do có Eg hẹp 3,0 eV) cũng như quá trình phân tách electron và lỗ trống [6]. Tiếp tục tăng nhiệt độ nung (nung 700 oC), ti lệ pha rutile tăng mạnh (93,9 %), pha rutile có hoạt tính quang xuc tác kém hơn so với pha anatase kết hợp với sự tăng của kích thước hạt nên hoạt tính xuc tác của sản phẩm giảm mạnh. Vì vậy, mẫu nhiệt độ nung 600 oC có hoạt tính quang xuc tác tốt nhất và được chon để tiến hành thí nghiệm tiếp theo.

Bảng 1. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến kích thước tinh thể, thành phần pha và hiệu suất phân hủy quang MB của mẫu 0,2% Mn-TiO2 (chiếu sáng 45 phút)

3.2. Ảnh hưởng của thời gian nung

Để khảo sát ảnh hưởng của thời gian nung, các mẫu 0,2%Mn-TiO2 được nung ở 600 oC, tốc độ nâng nhiệt 5 oC/phut với thời gian nung (lưu nhiệt) khác nhau: 30, 60, 120 và 180 phut. Giản

đồ XRD của các mẫu Mn-TiO2 có thời gian nung khác nhau được đưa ra ở Hình 4. Các giá trị kích thước tinh thể trung bình, thành phần pha và hiệu suất phân hủy quang MB của các mẫu dưới ánh sáng mặt trời trong thời gian 45 phut, được trình bày ở Bảng 2.




Bảng 2. Ảnh hưởng của thơi gian nung đến kích thước tinh thể, thành phần pha và hiệu suất phân hủy quang MB của mẫu 0,2% Mn-TiO2 (chiếu sáng 45 phút)

Các kết quả Bảng 2 và Hình 4 cho thấy, các mẫu đều có cấu truc pha tạp anatase và rutile, thời gian nung tăng hàm lượng pha rutile tăng (từ 8,8 ÷ 71,7 %) và kích thước tinh thể trung bình của sản phẩm cũng tăng dần. Kết quả hoạt tính quang xuc tác cho thấy, đối với quá trình tổng hợp vật liệu 0,2%Mn-TiO2 bằng phương pháp sol-gel thì với nhiệt độ nung 600 oC cần thời gian lưu nhiệt nung 60 phut để sản phẩm có mức độ kết tinh cao cũng như có được ti lệ pha rutile/anatase thích hợp (72,9 % anatase và 27,1 % rutile), mẫu đạt được hiệu quả quang xuc tác tốt nhất. Khi tiếp tục kéo dài thời gian nung, sự tăng kích thước tinh thể (hạt) sản phẩm cũng như sự tăng cao hàm lượng pha rutile (43,4 % ở 120 phut; 71,7 % ở 180 phut) đa tác động làm giảm hiệu suất phân hủy quang MB.

4. KẾT LUẬNĐa tổng hợp được vật liệu quang xuc tác Mn-

TiO2 có kích thước nanomet bằng phương pháp sol-gel. Vật liệu xuc tác nano Mn-TiO2 thu được có hoạt tính quang xuc tác tốt dưới tác động của ánh sáng mặt trời.

Đa khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung, thời gian nung mẫu đến cấu truc tinh thể, kích thước tinh thể (hạt) và hoạt tính quang xuc tác của vật liệu Mn-TiO2. Kết quả cho thấy, vật liệu 0,2% Mn-TiO2 giữ được cấu truc tinh thể đặc trưng của TiO2, điều kiện nung thích hợp cho quá trình tổng hợp vật liệu là nhiệt độ nung 600 oC, thời gian lưu nhiệt nung 1 giờ với tốc độ nâng nhiệt 5 oC/phut.


[1]. V. D. Binas, K. Sambani, T. Maggos, A. Katsanaki, G. Kiriakidis “Synthesis and photocatalytic activity of Mn-doped TiO2 nanostructured powders under UV and visible light” Applied Catalysis B: Environmental, 2012, 113-114, 79-86.

[2]. Sue-min. Chang, Liu Wei-szu “The role of surface-doped metal ions (V, Mn, Fe, Cu, Ce and W) in the interfacial behavior of TiO2 photocalalysts”, Applied Catalysis B: Environmental, 2014, 156-157, 466-475.[3]. R. Chauhan, A. Kumar, R. P. Chaudhary “Structural and photocatalytic studies of Mn doped TiO2 nanoparticles”, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2012, 98, 256-264.[4]. Q. R. Deng, X.H. Xia, L. M. Guo, Y. Gao, G. Shao “Mn-dope d TiO2 nanopowders with remarkable visible light photocatalytic activity”, Materials letters, 2011, 65, 2051-2054.[5]. F. Quan, Y. Hu, X. Zhang, C. Wei “Simple preparation of Mn-N-codoped TiO2 photocatalyst and the enhanced photocatalytic activity under visible light irradiation”, Applied Surface Science, 2014, 320, 120-127.

Hình 4. Giản đồ XRD của mẫu 0,2% Mn-TiO2 với thời gian nung khác nhau

34




NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KÍCH THÍCH VI SINH VẬT CỦA MUỐI GUANIBIPHOS TRONG XỬ LÝ HIẾU KHÍ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

INCREASING THE ACTIVITY OF MICROORGANISMS BY USING GUANIBIFOS SALT

Bùi Đình Nhi1*, Vũ Đình Ngọ2, Minh Thị Thảo1, Đàm Thị Thanh Hương1

1 Khoa Công nghệ Môi trường, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì2 Khoa Công nghệ Hóa học, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì


ABSTRACT

Textile wastewater is well known as one of the wastewaters to be most difficultly treated. The effects of Guanibiphos on textile wastewater treatment were studied. The results showed that: Guanibiphos could improve the COD removal efficiency significantly. Guanibiphos with the concentration of 10-2 g/l is the appropriate choice with the highest COD removal efficiency. Addition of Guanibiphos could improve the activity of dehydrogenase enzyme. It proved that the biological treatment performance of textile waste-water treatment system probably could be optimized through Guanibiphos supplement.

Keywords: textile wastewater; biological treatment; Guanibiphos; COD; dehydrogenase enzyme

1. GIỚI THIỆUHiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường, đặc biệt

ô nhiễm nguồn nước đang là mối lo ngại, vấn đề nghiêm trong được các nhà khoa hoc, các nhà quản lý môi trường quan tâm, kêu goi xử lý.

Nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm là do sử dụng các loại hóa chất độc hại, công nghê và thiết bị lạc hậu, biện pháp xử lý không triệt để,…Có nhiều phương pháp xử lý nước thải như phương pháp hóa lý, hóa hoc, vật lý,… Những phương pháp này cho hiệu quả cao nhưng khá tốn kém, do đó không được áp dụng một cách triệt để. Gần đây phương pháp xử lý bằng sinh hoc đang rất được quan tâm, đây là phương pháp mới, là một giải pháp thay thế với chi phí rẻ hơn và thân thiện hơn với môi trường. Cơ sở của phương pháp này là sử dụng hoạt động tự nhiên của các quần vi sinh vật (VSV) với tên goi chung của bùn hoạt tính. Tuy nhiên, hiện nay áp dụng công nghệ sinh hoc trong xử lý nước thải tại các nhà máy chưa được phổ biến, hoặc có áp dụng phương pháp này, nhưng do lượng nước thải quá tải mà không có biện pháp kích thích sự hoạt động, phát triển các quần thể vi sinh vật, nên vấn đề xử lý không đảm bảo yêu cầu về chất lượng nước sau xử lý.

Để nâng cao hiệu quả xử lý nước thải hơn nữa, các nhà máy cần thay đổi quy trình công nghệ tiên

tiến, áp dụng các thiết bị xử lý công nghệ cao, hoặc sử dụng biện pháp kích thích hoạt động vi sinh vật bằng sóng âm… Tuy nhiên chi phí để ứng dụng các biện pháp này thường rất lớn [1,2].

Một trong những biện pháp để tăng cường hoạt động của xử lý sinh hoc hiệu quả, kinh tế là kích thích sự phát triển của các vi sinh vật bằng cách sử dụng các hợp chất hóa hoc có hoạt tính sinh hoc. Trong các hợp chất hữu cơ giup kích thích hoạt động của vi sinh vật được biết đến thì Acid suc-cinic và các dẫn xuất của nó được sử dụng nhiều hơn cả [3,4]. Tuy nhiên, trước sự thiếu hụt của các sản phẩm và những yêu cầu về hoạt động chon loc đối với từng đối tượng vi sinh vật nhất định, đòi hỏi các nhà nghiên cứu phải tìm ra các hợp chất mới có vai trò như chất kích thích các hoạt động của vi sinh vật.

Xuất phát từ trên chung tôi tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của muối guanibiphos đến hoạt động của bùn hoạt tính và hiệu xuất xử lý nước thải công nghiệp.

2. THỰC NGHIỆM2.1. Nguyên liệu

Muối guanibiphos được tổng hợp tại trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì (Hình 1).




Hình 1. Cấu trúc muối guanibiphos

Nước thải và bùn hoạt tính được lấy từ công ty Phát triển hạ tầng đô thị khu công nghiệp Thụy Vân- Việt Trì- Phu Tho.2.2. Quy trình thí nghiệm

Nước thải được cho vào bình tam giác thêm bùn hoạt tính và sau đó bổ sung muối Guanibi-phos. Muối Guanibiphos được sử dụng ở các nồng độ khác nhau. Các bình mẫu thực và mẫu trắng sau đó được lắc trên tủ ấm lắc với mục đích cung cấp thêm oxy cho vi sinh vật. Sau các khoảng thời gian nhất định, tiến hành xác định COD. COD được xác định dựa trên phương pháp hồi lưu dòng [6]. Sau khi lựa chon được nồng độ muối thích hợp chung tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của pH và hàm lượng COD trong nước thải đến hoạt tính của muối Guanibiphos.

Nghiên cứu hoạt tính của muối Guanibiphos trên mô hình thu nhỏ của bể xử lý sinh hoc hiếu khí Aerotank tại Trung tâm thí nghiệm và thực hành trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì.

Hoạt tính của enzyme dehydrogenase được xác định theo Miksch (1985) sử dụng 2,3,5-triph-enyltetrazolium clorua (TTC) [7].

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN3.1. Ảnh hưởng của muối Guanibiphos đến hiệu quả xử lý COD

Dựa vào kết quả thu được trên Hình 2 nhận thấy, trong khoảng thời gian từ 0 h đến 1 h ở tất cả các bình, hiệu quả xử lý COD không cao do khoảng thời gian đầu vi sinh vật cần thích nghi với môi trường nên chung chưa thể xử lý được các chất độc hại có trong nước thải. Khoảng thời gian tiếp theo từ 1 h đến 2 h khi vi sinh vật đa bắt đầu thích nghi được với môi trường nước thải, chung đa hấp thụ được 1 lượng muối nhất định thì chung hoạt động mạnh mẽ hơn, dẫn đến lượng COD bắt đầu giảm mạnh. Sau đó, khi vi sinh vật đa ở giai đoạn ổn định (khoảng thời gian từ 2 - 4 h) chung sẽ vẫn tiếp tục xử lý các chất độc hại với tốc độ không đổi.

Hiệu suất xử lý COD giảm dần khi nồng độ muối Guanibiphos ở nồng độ thấp, cụ thể: Sau 2h ở các bình có bổ sung muối Guanibiphos với các nồng độ 10-2; 10-4; 10-6; 10-8; 10-12 g/l thì hiệu suất xử lý COD cao hơn so với bình mẫu trắng lần lượt là: 3,34; 2,7; 2,4; 2 và 1,3 lần.

Hình 2. Ảnh hưởng của nồng độ muối Guanibi-phos tới hiệu quả xử lý COD.

Từ Hình 2 có thể thấy ở bình có nồng độ muối 10-2 g/l cho hiệu suất loại bỏ COD cao nhất hay lượng COD giảm mạnh. Do đó nồng độ 10-2 g/l sẽ là lựa chon tối ưu để đưa vào các nghiên cứu tiếp theo.

3.2. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất loại bỏ COD khi có bổ sung muối Guanibiphos

Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý COD trong nước thải của VSV có sự kích thích của muối Guanibiphos được thể hiện trên Hình 3.

So sánh kết quả thu được cho thấy có sự chênh lệch hiệu suất xử lý COD khi có sử dụng muối Guanibiphos với trường hợp không sử dụng muối là khá cao, cụ thể sau 3h hiệu suất xử lý COD cao gấp 3,5; 3,7 và 2,3 lần tương ứng với pH là 4; 7 và 10.

Sau 3 h, ở bình có pH bằng 7 có hiệu suất loại bỏ COD cao nhất, nồng độ COD đạt tiêu chuẩn cho phép (QCVN 13-MT: 2015/BTNMT). Ở pH =4 và pH =10 mặc dù muối Guanibiphos đa kích thích hoạt động của VSV làm tăng hiệu suất xử lý COD so với không cho muối là rất nhiều, nhưng lượng COD sau 5 giờ sục khí vẫn vượt quá tiêu chuẩn cho phép.

Giá trị pH =7 là giá trị pH tối ưu cho quá trình xử lý nước thải bằng VSV có bổ sung muối Guanibiphos.

36




Hình 3. Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý COD 3.3. Khảo sát hoạt tính của muối Guanibiphos trong bể xử ly sinh học hiếu khí Aerotank

Sau khi tìm được giá trị pH tối ưu, nồng độ muối thích hợp chung tôi tiến hành xử lý nước thải trên mô hình xử lý hiếu khí aerotank trong phòng thí nghiệm. Kết quả thu được được thể hiện trên Hình 4.

Hình 4. Biểu đồ thể hiện sự giảm COD trong bể Aerotank có bổ sung muối Guanibiphos ở điều kiện pH bằng 7

Qua kết quả thí nghiệm có thể nhận thấy rằng hiệu quả xử lý COD của VSV trong mô hình Aer-otank thu nhỏ khi có muối Guanibiphos làm kích thích là khá cao. Tuy nhiên, thời gian xử lý COD trong bể có lâu hơn so với trong thí nghiệm trước do có nhiều yếu tố ảnh hưởng như nhiệt độ, sự bay hơi của các chất trao đổi có trong bể dẫn đến thời gian xử lý lâu hơn.

Muối Guanibiphos kích thích sự phát triển VSV trong bùn hoạt tính được dự đoán là do chung kích thích hoạt tính của enzyme dehydrogenase trong cơ thể VSV. Dehydrogenase là enzyme cần thiết

cho vi sinh vật trong phân huỷ hữu cơ chất gây ô nhiễm và thu năng lượng. Nói một cách khác, thông qua hoạt tính của enzyme dehydrogenase có thể đánh giá khả năng trao đổi chất của vi sinh vật [8-10]. Kết quả trên Hình 5 đa chứng tỏ rằng hoạt tính của enzyme dehydrogenase được cải thiện đáng kể khi bổ sung muối Guanibiphos.

4. KẾT LUẬNQua kết quả thực nghiệm có thể thấy hiệu suất

loại bỏ COD trong nước thải của VSV khi có sự kích thích của muối Guanibiphos ở tất cả các điều kiện đều cao hơn so với không bổ sung muối. Nồng độ muối 10-2 g/l là nồng độ thích hợp cho hiệu quả loại bỏ COD lớn nhất ở giá trị pH thích hợp bằng 7.

Trong mô hình bể xử lý hiếu khí Aerotank cũng cho thấy hiệu quả xử lý COD có sự chênh lệch khá lớn giữa bể có sử dụng muối và bể không sử dụng muối, điều đó càng khẳng định rằng việc sử dụng muối Guanibiphos trong xử lý sinh hoc hiếu khí là rất cần thiết, và sẽ đạt hiệu quả kinh tế.


[1]. K. Barbusincki, K. Filipek “Aerobic Sludge digestion in the presence of hydrogen peroxide and Fenton’s Reagent” Polish J. of environ. Stud., 2003, 12, 35-40.[2]. Ewa Liwarska-Bizukojc “Influence of Imidazolium Ionic Liquids on Dehydrogenase Activity of Activated Sludge” Microorganisms, 2011, 221, 327–335

[3]. B. Jefferson, J.E. Burgess, A.Pichon Nutrient




“Addition to Enhance Biological Treatment of Greywater” J. Water Research, 2001, 35, 2702-2710.

[4]. J.E. Burgess, J. Quarmby, T. Stephenson “Micronutrient Supplements for Optimization of the Treatment of Industrial Wastewater Using Activated Sludge” J. Water Research, 1999, 33, 3707-3714.

[5]. Lương Đức Phẩm “Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh hoc” Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội, 2003, 58-84.

[6]. Nguyễn Tuấn Anh “Giáo trình Phân tích môi trường” NXB Nông nghiệp Hà nội, 2008, 211.

[7]. K. Miksch “Selection of the optimum methodology to determine the actvity of activated

sludge with the help of TTC tests” Vom Wasser, 1985, 64, 187–198.

[8]. U.J. Strotmann, A. Keinath “Biological Test Systems for Monitoring the Operation of Wastewater Treatment Plants” J. Chemosphere, 1996, 30, 327-338.

[9]. N.F. Tam “Effects of Wastewater Discharge on Microbial Populations and Enzyme Activities in Mangrove Soils” J. Environmental Pollution, 1998, 102, 233 - 242.

[10]. L. Wei, H. Hongying, G. Xin, Ch. Yuling, W. Hu, G. Yufeng, S. Yudong “Effects of Micronutrient Niacin on Treatment Efficiency of Textile Wastewater” Wuhan University Journal of Natural Sciences, 2006, 11, 737-741.

38




XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MAGIE, CANXI TRONG LÁ CHÙM NGÂY BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

DETERMIANTION OF MAGNESIUM, CALCIUM IN LEAVES OF MORINGA OLEIFERA BY ATOMIC ABSORPTION SPECTROSCOPY METHOD

Nguyễn Minh Quy, Đặng Ngọc Định

Khoa Kỹ thuật Phân tích, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì


ABSTRACT

Moringa oleifera is a high nutritional value plant. Leaves of Moringa oleifera contain a profile of im-portant minerals and are a good source of protein, amino acids and vitamins. In this article, we present the results of detemination of Calcium and Magnesium content of leaves Moringa. Evaluation results indicated that calcium and Magnesium content in 100 gram leaves Moringa oleifera about 403.2 - 434 mg and 235.0 - 292.6 mg, respectively.

Keyword: moringa oleifera, calcium, magnesium

1. GIỚI THIỆU Chùm ngây là một loại cây có giá trị dinh

dưỡng cao, lá của nó chứa nhiều khoáng chất quan trong và giàu chất đạm, acid amin, vitamin..., có thể sử dụng làm thực phẩm giup chống suy nhược cơ thể; suy nhược thần kinh, chống oxy hóa… [4], hạt chùm ngây có thể sử dụng trong xử lý nước [2]. Theo nhiều tài liệu, cây chùm ngây không chi là nguồn thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao mà còn chứa nhiều khoáng chất [1], [3]. Trong bài báo này, chung tôi nghiên cứu xác định hàm lượng Mg và Ca trong lá chùm ngây để làm cơ sở cho việc sử dụng lá chùm ngây làm thực phẩm có tác dụng cung cấp khoáng chất cho cơ thể. Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng Mg trong 100 g lá chùm ngây tươi từ 235,0 đến 292,6 mg, hàm lượng Ca trong 100 g lá chùm ngây tươi từ 403,2 đến 434 mg.

2. THỰC NGHIỆM2.1. Nguyên liệu và hóa chất

Chùm ngây được thu hái từ vườn trồng ở Tiên Kiên, Lâm Thao, Phu Tho, loại bỏ cành và các lá giập ua, sử dụng lá tươi, rửa sạch, để ráo nước.

Dung dịch Mg2+ 1000 ppm được chuẩn bị từ muối MgCl2.6 H2O (Merck). Dung dịch Mg2+ có nồng độ nhỏ hơn được pha từ dung dịch chuẩn gốc. Dung dịch Ca2+ 1000 ppm được chuẩn bị từ muối CaCO3 (Merck). Dung dịch Ca2+ có nồng độ

nhỏ hơn được pha từ dung dịch chuẩn gốc

HCl, HNO3 đặc, chì axetat Pb(CH3COO)2 ...

(Merck)

2.2. Thiết bị

Hệ thống máy phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật ngon lửa (F-AAS) novAA 350 (Analytik jena - Đức) được trang bị đèn nguyên tử hóa không khí–axetylen.

Cân phân tích Scientech SA 210 độ chính xác ± 0,0001g.

Lò phá mẫu vi sóng Qlab Pro

2.3. Quy trình xử ly mẫu

Lấy mẫu: mẫu được thu hái tự nhiên từ cây chùm ngây, chon loại lá bánh tẻ, còn xanh và tươi, không bị vàng ua, dập nát. Mẫu lá chùm ngây được rửa sạch, tráng bằng nước cất, để ráo.

Xử lý mẫu theo cách thông thường: Xử lý mẫu rau chùm ngây theo phương pháp ướt với Acid sử dụng trong trường hợp này là HCl, có thêm chì ax-etat 5% vào để loại bỏ protein. Cách xử lý này khá đơn giản mà vẫn cho kết quả tương đối chính xác.

Xử lý mẫu trong lò vi sóng: Đây là kỹ thuật khá phổ biến, thời gian xử lý ngắn, triệt để mà không mất chất phân tích.

Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng tính từ đường chuẩn:




Trong đó: Sy: Sai số của giá trị y trong phương trình hồi

qui của đường chuẩn;

B: Hệ số hồi quy tuyến tính theo phương trình đường chuẩn

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN3.1. Điều kiện tối ưu xác định Mg2+, Ca2+ bằng F-AAS

Bảng 1. Các thông số tối ưu xác định Mg2+, Ca2+

* Khoảng tuyến tính

Hình 1. Đường chuân xác định Mg

Sau khi xác định được các điều kiện tối ưu, tiến hành xác định khoảng tuyến tính cho các ion Ca2+; Mg2+và thu được kết quả là từ 0,10 đến 2,50 ppm đối với Ca2+; 0,20 đến 2,5 ppm đối với Mg2+.

* Giới hạn định lượng (LOQ)

Hình 2. Đường chuân xác định Ca

* Giới hạn phát hiện (LOD)

Giới hạn phát hiện Mg bằng phép đo F-AAS theo đường chuẩn là:

LOD = (3*S_y)/B = (3*0,0057)/0,312 = 0,055 (ppm)

40




3.2. Quy trình xử ly mẫu

+ Xử lý mẫu theo cách thông thường

Tuy nhiên, xử lý mẫu theo phương pháp thông thường khi đo F-AAS cho kết quả không chính xác do mẫu không được xử lý triệt để, không loại trừ được ảnh hưởng của thành phần nền mẫu. Do

đó trong nghiên cứu này, chung tôi sử dụng cách

+ xử lý mẫu trong lò vi sóng.

+ Xử lý mẫu trong lo vi sóng:


Giới hạn định lượng Mg bằng phép đo F-AAS theo đường chuẩn là:

LOQ = (10*S_y)/B = (10*0,0057)/0,312 = 0,185 (ppm)

* Giới hạn phát hiện (LOD)

Giới hạn phát hiện Ca bằng phép đo F-AAS theo đường chuẩn là:

LOD = (3*S_y)/B = (3*0,0033)/0,3493 = 0,028 (ppm)


Giới hạn định lượng Ca bằng phép đo F-AAS theo đường chuẩn là:

LOQ = (10*S_y)/B = (10*0,0033)/0,3493 = 0,095 (ppm)




3.3. Kết quả và thảo luận

Các dung dịch sau khi đa định mức (mục 3.2) được đem đi phân tích hàm lượng Mg2+, Ca2+ bằng phương pháp thêm chuẩn, với 2 lần thêm chuẩn, lần 1 thêm 0,5 ppm còn lần 2 thêm 1,0 ppm hàm lượng chất chuẩn, định mức bằng HNO3 1%

và xác định bằng F-AAS (mẫu xử lý được định mức 50,00 ml; hut 2,50 ml, định mức 25,00 ml; mỗi mẫu làm thí nghiệm 3 lần lấy kết quả trung bình). Các mẫu phân tích tiến hành với hai loại lá non và lá bánh tẻ. Kết quả cho ở Bảng 2 và Bảng 3

Bảng 2. Kết quả phân tích Mg2+ và Ca2+ trong mẫu lá chùm ngây tươi (lá non)

Bảng 3. Kết quả phân tích Mg2+ và Ca2+ trong mẫu lá chùm ngây tươi (lá bánh tẻ)

Kết quả trên cho thấy hàm lượng Mg2+ và Ca2+

trong lá cây chùm ngây tươi khá cao, hàm lượng các khoáng chất này có sự xê dịch tùy thuộc vào

loại lá. Những phần lá non cho hàm lượng Mg2+ và Ca2+ thấp hơn so với lá bánh tẻ.

42




4. KẾT LUẬNKết quả phân tích cho thấy hàm lượng Mg2+

trong 100 g lá chùm ngây tươi từ 235,0 đến 292,6 mg, hàm lượng Ca2+ trong 100 g lá chùm ngây tươi từ 403,2 đến 434 mg. Với hàm lượng đó, ta có thể tính toán được lượng rau cần thiết để bổ sung hàm lượng vitamin và khoáng chất thiết yếu cho mỗi người. Như vậy, sử dụng lá chùm ngây như là một loại rau ăn hằng ngày có thể cung cấp một lượng canxi, magie cần thiết cho cơ thể. Kết quả phân tích đưa ra lượng canxi và magie trên 100 gam lá khô cho thấy hàm lượng khoáng chất trong rau chùm ngây sau đa chế biến cũng khá cao. Điều này mở ra triển vong về việc có thể sử dụng công nghệ chế biến, bảo quản loại rau có thành phần dinh dưỡng cao này. Các kết quả phân tích được trong nghiên cứu bước đầu góp phần giải thích và khẳng định giá trị dinh dưỡng của cây chùm ngây, như vậy trong điều kiện tăng gia, mỗi gia đình nên trồng chùm ngây để cung cấp rau sạch, tăng thành

phần dinh dưỡng và giup tăng nguồn lợi về mặt kinh tế.


[1]. Nguyễn Công Đức, Chữa bệnh từ cây Chùm Ngây, Thanh Niên.com, 2007.

[2]. Võ Hồng Thi, Hoàng Hưng, Lương Minh Tuấn, “Nghiên cứu sử dụng hạt cây chùm ngây để làm trong nước tại Việt Nam” Tạp chí hóa hoc,2012, Tr 153-164

[3]. Dahiru D, Onubiyi, J. A.and Umaru H. A., Phytochemical screening and antiucerogenic effect of Moringa oleifera leaf extract, African Journal of Traditional Complementary and Alternative Medicines, Vol. 3, No. 3, 70-75, 2006.

[4]. Dr. Martin L. Price, Moringa, ECHO – North Ft. Myers FL, USA, 2000.

Bảng 4. Hàm lượng canxi, magie trong lá chùm ngây (mg/100g)




NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN HÓA CỦA VẬT LIỆU OXIT HỖN HỢP MANGAN-SẮT ỨNG DỤNG TRONG SIÊU TỤ

STUDY ON ELECTROCHEMICAL PROPERTIES OF MIXED MANGANESE-IRON OXIDE METARIALS FOR SUPERCAPACITOR APPLICATIONS

Nguyễn Thị Lan Anh1*, Mạc Đình Thiết2, Nguyễn Minh Quy1,Nguyễn Duy Toàn1, Trần Thị Bích Hạnh1

1Khoa Kỹ thuật Phân tích, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì2 Khoa Công nghệ Hóa học, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì


ABSTRACT

Mn-Fe mixed oxide materials were prepared by sol-gel method in manganese nitrate and iron acetate aqueous solutions. Electrochemical properties of obtained mixed oxide were investigated by cyclic vol-tammetry (CV) and chronopotentiometry (CP) methods. The oxide materials were annealed at different temperatures ranged from 200 to 500 oC. The results showed that in 2 M KCl, these materials exhibited pseudocapacitive behavior with typical isosceles triangle shape of galvanostatic charge/discharge curves. Among the heat treated materials, the Mn-Fe mixed oxide annealed at 300 oC performed the highest spe-cific capacitance of 341 F/g. After 500 cycle tests, at the charge/discharge current density of 0.5 mA/cm2 this material maintained 73% the first capacitance with 97.3% coulombic efficiency.

Keywords: supercapacitor, Mn-Fe mixed oxide, sol-gel method.

1. GIỚI THIỆUSự phát triển như vũ bao của tin hoc và điện tử

ngày càng đòi hỏi con người phải luôn tìm tòi và phát triển các nguồn năng lượng mới để thuận tiện cho việc sử dụng các công nghệ đó. Hiện nay, các nhà khoa hoc trên thế giới đang quan tâm nghiên cứu loại nguồn điện mới rất phù hợp với sự phát triển của các nguồn tích trữ năng lượng hiện đại, đó là siêu tụ (supercapacitor hay ultracapaci-tor). Siêu tụ là thiết bị tích trữ điện tích có mật độ tích trữ lớn và thời gian sống dài hơn so với pin, mặt khác nó lại có mật độ năng lượng cao hơn rất nhiều so với tụ điện thông thường [1-7]. Siêu tụ với công nghệ mới đa mở ra triển vong to lớn cho các ứng dụng hiện đại.

Trong số các vật liệu dùng cho siêu tụ, man-gan đioxit là vật liệu có nhiều ưu điểm như nguồn nguyên liệu rẻ, phong phu, cách chế tạo đơn giản và có thể theo nhiều phương pháp khác nhau, tính dẫn điện và hoạt tính điện hóa tương đối tốt, rất thân thiện với môi trường. Hơn nữa, vật liệu này có thể làm việc trong môi trường trung tính. Tuy nhiên, mangan đioxit chưa hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của vật liệu siêu tụ đó

là dung lượng riêng và tuổi tho chưa được cao. Để cải thiện điều này, có nhiều phương pháp được đề xuất nghiên cứu như thay đổi kỹ thuật tổng hợp vật liệu hay pha tạp mangan đioxit với một số kim loại chuyển tiếp. Trong đó, hướng nghiên cứu pha tạp mangan đioxit với oxit của một số kim loại chuyển tiếp như Mo, V, Co, Ni,... đa thu được kết quả đáng chu ý [2, 3].

Trong bài báo này, chung tôi trình bày kết quả nghiên cứu tính chất điện hóa của hệ vật liệu oxit hỗn hợp Mn-Fe được tổng hợp theo phương pháp sol-gel ứng dụng trong siêu tụ.

2. THỰC NGHIỆM2.1. Hóa chất

Các hóa chất chính sử dụng trong nghiên cứu gồm Mn(NO3)2 (Merck), Fe(CH3COO)2.4H2O (Merck), NiSO4.6H2O (Merck), KCl, Acid citric (C6H8O7.H2O), poli etilen glycol (PEG), dung dịch NH3 25% (China), điện cực đồng.

2.2. Tổng hợp vật liệu và chế tạo điện cực

Vật liệu oxit hỗn hợp Mn-Fe được tổng hợp

44




theo phương pháp sol-gel từ Mn(NO3)2 0,5M và Fe(CH3COO)2 0,5M. Các dung dịch được trộn theo ti lệ [Mn2+]/[Fe2+] là 4/1.

Quá trình tổng hợp vật liệu điện cực được thực hiện: khuấy đều hỗn hợp gồm Acid citric và poli etylen glycol trong bình nón khoảng 5 phut, sau đó cho dung dịch chứa hỗn hợp gồm Mn2+, Fe2+

vào và đun hồi lưu gia nhiệt ở 60 ÷ 70 oC, khuấy liên tục trong 24 giờ, duy trì pH = 5 - 6 bằng dung dịch NH3.

Sử dụng kỹ thuật phủ quay, phủ lần lượt ba lớp màng sol-gel lên điện cực nền niken, mỗi lần 30 giây ở các tốc độ quay khác nhau lần lượt là 400 vòng/phut, 600 vòng/phut, 800 vòng/phut. Giữa mỗi lần phủ lấy mẫu ra sấy sơ bộ ở 80 oC trong 2 giờ. Sau đó các mẫu được nung ở nhiệt độ 200, 300, 400 hoặc 500 oC trong 2 giờ, tốc độ nâng nhiệt 2 oC/phut. Sản phẩm thu được là các mẫu vật liệu điện cực oxit hỗn hợp Mn-Fe có khối lượng 0,5 mg.


Hình thái bề mặt của vật liệu được nghiên cứu bằng phương pháp chụp ảnh SEM trên máy Hitachi-S4800-Japan. Phân tích cấu truc vật liệu bằng giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) được ghi trên máy D8 Advance-Bruker-Germany.

Tính chất điện hóa của các mẫu vật liệu điện cực được nghiên cứu theo phương pháp quét thế vòng tuần hoàn (CV) thực hiện trên hệ thống bình điện hóa gồm ba điện cực với dung dịch điện ly KCl 2M, sử dụng máy Potentiostate ImeX6, tốc độ quét thế 25 đến 200 mV/s trong khoảng điện thế 0 ÷ 0,8 V. Điện cực làm việc là các màng oxit hỗn hợp Mn-Fe, điện cực đối là lưới Platin (Pt), điện cực so sánh là điện cực calomel bao hoà (SCE). Đo thế theo thời gian ở dòng không đổi (CP), khảo sát tại các mật độ dòng từ 0,5 mA/cm2

đến 2,0 mA/cm2.Dung lượng riêng của vật liệu được tính theo

công thức: . .

I tCm E∆

=∆

(1)

Trong đó: C- dung lượng riêng (F/g); I- cường độ dòng phóng, nạp trung bình (A); ∆t- khoảng thời gian quét một chu kỳ (s); ∆E- khoảng quét thế (V); m- khối lượng của vật liệu (g).

Hiệu suất culong của vật liệu:

(2)

Với Qn- điện lượng nạp, Qp- điện lượng phóng.

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN3.1. Hình thái bề mặt, cấu trúc vật liệu

Hình 1a trình bày ảnh SEM của vật liệu oxit hỗn hợp Mn-Fe tổng hợp theo phương pháp sol-gel cho thấy hạt vật liệu có kích thước 20 nm đến 30 nm.

Hình 1. Ảnh SEM (a) và giản đồ XRD (b) của vật liệu oxit hỗn hợp Mn-Fe ở 300 oC

Trên giản đồ XRD (Hình 1b) xuất hiện pha của oxit dạng MnFe2O4 (●) và Mn3O4 (▲), các pic này có đường nền khá cao, đinh pic không sắc nét cho thấy vật liệu chủ yếu ở trạng thái vô định hình [4].

3.2. Tính chất điện hóa

Hình 2. Đường cong CV của vật liệu oxit hỗn hợp Mn-Fe ở tốc độ quét thế khác nhau




Hình 2 biểu diễn đường cong quét thế vòng tuần hoàn của vật liệu điện cực oxit hỗn hợp Mn-Fe trong dung dịch KCl 2M tại tốc độ quét thế khác nhau từ 25 mV/s đến 200 mV/s.

Kết quả cho thấy ở tốc độ quét thấp, đường CV của vật liệu có dạng hình chữ nhật. Sóng anot và sóng catot đối xứng nhau cho thấy ở tốc độ này vật liệu có tính thuận nghịch tốt. Vùng diện tích hình chữ nhật lớn thể hiện dung lượng của vật liệu lớn. Khi quét ở tốc độ cao, các đường hình chữ nhật dần chuyển thành dạng hình oval, khoảng điện thế thể hiện đặc tính tụ lý tưởng bị thu hẹp dần làm cho tuổi tho của vật liệu giảm. Như vậy, có thể thấy tốc độ quét thế ảnh hưởng trực tiếp tới dung lượng cũng như tuổi tho của vật liệu. Kết quả dung lượng riêng của vật liệu phụ thuộc vào tốc độ quét thế được chi ra ở Bảng 1.

Bảng 1. Dung lượng riêng của vật liệu oxit hỗn hợp Mn-Fe ở tốc độ quét thế khác nhau

ν (mV/s) C (F/g)5 38725 341100 247200 149

Đối với vật liệu điện cực siêu tụ tổng hợp theo phương pháp sol-gel, yếu tố nhiệt độ nung ảnh hưởng đáng kể đến tính chất điện hóa của vật liệu. Khi nung ở nhiệt độ thấp, vật liệu chưa hoàn toàn ở dạng oxit, còn lẫn hợp chất hữu cơ do chưa cháy hết nên hoạt tính điện hoá không tốt. Song khi nung ở nhiệt độ cao, vật liệu có độ dẫn điện kém, cấu truc đường hầm bị phá vỡ và kết quả là tính chất điện hoá của vật liệu giảm [5-7]. Kết quả Bảng 2 cho thấy vật liệu oxit hỗn hợp Mn-Fe có dung lượng riêng đạt giá trị lớn nhất 341 F/g ở mẫu nung 300 oC, phù hợp với kết quả đo CV (Hình 3).

Bảng 2. Dung lượng riêng của vật liệu oxit hỗn hợp Mn-Fe ở nhiệt độ nung khác nhau

Tnung (oC) C (F/g)

200 196300 341400 74500 11

Hình 3. Đường cong CV của vật liệu oxit hỗn hợp Mn-Fe ở nhiệt độ nung khác nhau

Độ bền phóng nạp của vật liệu có thể khảo sát dựa vào sự giảm dung lượng riêng của tụ sau một thời gian làm việc. Trong thí nghiệm phóng nạp này, hệ tụ điện hóa được lắp bởi hai điện cực giống nhau, là vật liệu oxit hỗn hợp Mn-Fe. Vật liệu được nạp tới điện thế 0,8 V sau đó được phóng bằng dòng một chiều không đổi về điện thế 0 V. Thực hiện phóng nạp ở các mật độ dòng từ 0,5 mA/cm2 đến 2,0 mA/cm2.

Hình 4. Đường phóng nạp của vật liệu oxit hỗn hợp Mn-Fe ở khoảng điện thế 0 ÷ 0,8 V, mật độ dòng 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 mA/cm2

Hình 4 cho thấy khi đo CP của các vật liệu, đường biểu thị mối quan hệ điện thế và thời gian có hình tam giác cân đặc trưng cho tụ lý tưởng, tức là vật liệu có đặc tính thuận nghịch tốt. Hơn nữa, giá trị điện thế rơi tăng nhanh theo mật độ dòng phóng, điện thế rơi nhỏ nhất là 68 mV (ở mật độ dòng 0,5 mA/cm2) và cao nhất là 189 mV (ở mật độ dòng 2,0 mA/cm2). Điều này có thể giải thích là do khi cho tụ phóng ở dòng lớn, quá trình giải cài các ion không kịp thoát ra, gây tắc nghẽn trong cấu truc đường hầm của vật liệu dẫn đến sự sụt thế.

46




Ở mật độ dòng 0,5 mA/cm2 độ sụt thế nhỏ, thời gian phóng nạp tương đối lớn, tiến hành khảo sát độ bền phóng nạp của các tụ ở giá trị mật độ dòng này sau 500 chu kỳ phóng nạp, kết quả được trình bày trên Hình 5.

Hình 5. Sự biến đổi dung lượng riêng và hiệu suất culong của vật liệu oxit hỗn hợp Mn-Fe ở mật độ dòng 0,5 mA/cm2

Trong 150 chu kỳ đầu, hiệu suất culong tăng nhanh do thời gian đầu vật liệu làm việc chưa ổn định và 150 chu kỳ này có thể được coi là phóng nạp luyện tập cho vật liệu. Từ sau chu kỳ thứ 150 trở đi, vật liệu làm việc ổn định, hiệu suất culong ít biến đổi và dung lượng riêng có xu hướng giảm từ từ. Sau 500 chu kỳ phóng nạp dung lượng riêng của tụ giảm 27%, hiệu suất culong đạt 97,3%.

4. KẾT LUẬN Đa tổng hợp được vật liệu điện cực oxit hỗn

hợp Mn-Fe theo phương pháp sol-gel. Khi nung ở 300 oC vật liệu có thành phần pha gồm MnFe2O4 và Mn3O4, bề mặt khá xốp, kích thước hạt khoảng 20 nm đến 30 nm.

Bằng phương pháp quét thế vòng tuần hoàn, nghiên cứu tính chất điện hóa của vật liệu điện cực oxit hỗn hợp Mn-Fe trong dung dịch điện ly KCl 2M cho thấy vật liệu có tính thuận nghịch cao, dung lượng riêng đạt được lớn nhất 341 F/g khi nung ở 300 oC.

Kết quả phóng nạp ở dòng không đổi cho thấy đường biểu diễn mối quan hệ điện thế - thời gian

của vật liệu có dạng tam giác cân đặc trưng cho tụ lý tưởng. Sau 500 chu kỳ phóng nạp, vật liệu còn duy trì 73% dung lượng riêng so với ban đầu và hiệu suất culong đạt 97,3%.


[1]. B. E. Conway “Transition from Supercapacitor to Battery Behavior in Electrochemical EnergyStorage”, J. Electrochem. Soc, 1991, 138(24), 1539-1548.

[2]. C. Pang, M. A. Anderson, T.W. Chapman “Novel electrode materials for thin-film ultracapacitors: comparison of electrochemical properties of sol-gel derived and electrodeposited manganese dioxide” Journal of the Electrochemical Society, 2000, 147, 444-449.

[3]. C. D. Lokhande, D. P. Dubal, Oh-Shim Joo “Metal oxide thin film based supercapacitors” Current Applied Physics, 2011, 11, 255-270.

[4]. Nguyễn Thị Lan Anh, Mai Thanh Tùng “Tổng hợp vật liệu oxit hỗn hợp mangan-kim loại chuyển tiếp (Fe, Co, Ni) bằng phương pháp sol-gel ứng dụng cho siêu tụ” Tạp chí Hóa học, 2015, 53 (4e2), 166-169.

[5]. Ming-Tsung Lee, Jeng-Kuei Chang and Wen-Ta Tsai “Effects of iron addition on material characteristics and pseudo-capacitive behavior of Mn-oxide electrodes” Journal of The Electrochemical Society, 2007, 154 (9), A875-A881.

[6]. S. L. Kuo, J. F. Lee, N. L. Wu “Study on pseudocapacitance mechanism of aqueous MnFe2O4 supercapacitor” Journal of the Electrochemical Society, 2007, 154, 34-39.

[7]. Wen-Jay Liu, Yong-Ming Dai, Jih-Mirn Jehng “Synthesis, characterization and electrochemical properties of Fe/MnO2 nanoparticles prepared by using sol-gel reaction”, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 2014, 45, 475-480.




QUAN SÁT TẠI CHỖ PHẢN ỨNG CỦA CARBON VÀ Fe3C TRONG NANO CARBON ONIONS DƯỚI TÁC DỤNG CỦA CHÙM ĐIỆN TỬ NĂNG LƯỢNG CAO

IN SITU THE REACTION OF CARBON AND Fe3C IN THE CARBON NANO ONIONS UNDER HIGH-ENERGY ELECTRON BEAM

Lê Thành Cương1*, Nguyễn Đức Dũng2, Phạm Thành Huy2, Ngô Ngọc Hà3

1Khoa Khoa học cơ bản, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì2Viện Tiên tiến Khoa học và Công nghệ, Đại học Bách Khoa Hà Nội

3Viện Đào tạo Quốc tế về Khoa học Vật liệu, Đại học Bách Khoa Hà Nội


ABSTRACT

Carbon onions encapsulating iron carbide crystals of a few nanometers in size are subjected to in-tense electron irradiation in an electron microscope. A reaction between graphite and iron carbide Fe3C, leading to the formation of iron carbide more carbon-rich Fe5C2 phases in the core of the clusters, is observed in situ. Detailed analyses of the structures Fe3C and Fe5C2 are reported from HRTEM, selected area electron diffraction (SAED), and Fast furrier Tranformation (FFT) images. Mechanisms for the reaction are proposed and discussed. These experimental results contribute some certain extent new information to the phase diagram of iron carbides of high C composition.

Keywords: HRTEM, carbon onions, iron carbide, reaction, irradiation.

1. GIỚI THIỆUCarbon onions là cấu truc gồn nhiều lớp graphite

giống như trong than chì, nhưng các lớp graphite không phẳng như trong than chì mà chung cuộn lại giống như các lớp củ hành, với kích thước nano mét [1,2]. Trong mỗi lớp graphite các nguyên tử carbon liên kết theo cấu truc lục giác là chủ yếu, kết hợp với cấu truc ngũ giác và thất giác để tạo thành các mặt đa diện hoặc mặt cầu. Carbon on-ions được tạo ra bằng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm cả các phương pháp sử dụng chiếu xạ chùm điện tử [2]. Dưới sự tác dụng của chùm điện tử năng lượng cao đa truyền động năng cho các nguyên tử carbon làm chung chuyển dời hoặc bị phun xạ, làm giảm sai hỏng mạng tinh thể ở các lớp graphite [3]. Khi đó, sự mất mát các nguyên tử carbon ở các lớp graphite dẫn đến diện tích bề mặt của chung giảm, do đó bề mặt xuất hiện lực căng. Bên cạnh đó, với cấu truc liên kết kiểu lưới lục giác của carbon trong mỗi lớp graphite, các ứng suất kéo của mỗi lớp graphite trong cấu truc carbon onions là rất lớn, bởi liên kết cộng hóa trị chặt chẽ giữa các nguyên tử carbon trong cấu truc lục giác [4]. Carbon onions có thể được sử dụng để đóng gói các vật liệu khác bên trong nó, như các kim loại [5-10]. Chiếu xạ điện tử lên các hạt

tinh thể kim loại boc trong các carbon onions đa cho thấy hiệu ứng thu vị, bởi vì áp lực đáng kể đa được tác dụng lên các tinh thể gói gon trong các lớp graphite. Các phản ứng của kim loại và hợp kim, quá trình biến đổi pha, hiệu ứng biến dạng, hoặc khuếch tán nén gây ra nóng chảy trong car-bon onion đa được quan sát và báo cáo [11-14].

Iron carbide là một trong những hợp kim quan trong nhất trong công nghiệp. Sự khác nhau về thành phần carbon sẽ ảnh hưởng lớn đến các tính chất của thép. Giản đồ pha của hợp kim iron car-bide Fe3C đa được thành lập [15]. Tuy nhiên, các báo cáo đầy đủ về giản đồ pha của iron carbide với thành phần nguyên tử carbon cao (>25 at.%) hiếm khi được tìm thấy.

Trong nghiên cứu này cho thấy rằng dưới chiếu xạ chùm điện tử carbon onions đóng gói tinh thể iron carbide gây ra một phản ứng giữa carbon và iron carbide trong lõi của bao nang. Các quan sát phản ứng hóa hoc tại chỗ thực hiện bởi HRTEM rất đáng quan tâm và đa được thực hiện để nghiên cứu sự hình thành của iron carbide[16]. Trong báo cáo này chung tôi sử dụng carbon onions giống như các tế bào phản ứng và cho phép chung tôi

48




theo dõi sự biến đổi hóa hoc của một tinh thể iron carbide kích thước nano với độ phân giải cao của kính hiển vi điện tử.

2. THỰC NGHIỆMGraphite tinh khiết được nghiền trong cối

Wolfram cùng với quá trình thổi khí Ar liên tục. Áp suất và nhiệt độ bên trong cối nghiền được duy trì ở 300 kPa và 750 °C. Sau quá trình nghiền, nhiệt độ trong cối được giảm dần đến nhiệt độ phòng trong 15 giờ. Lượng nhỏ sắt từ các viên bi sắt trong cối nghiền hoạt động như nguồn sắt đóng góp trong quá trình nghiền graphite để tạo thành iron carbide.

Hình thái hoc và tinh thể hoc cấu truc của iron carbide được nghiên cứu bằng phương pháp HR-TEM mô hình FEI Tecnai GF20 với thế tăng tốc 200kV. Trong giai đoạn phản ứng chuyển pha của vật liệu được chiếu xạ bởi chùm điện tử năng lượng cao liên tục của HRTEM trong thời gian quan sát 36 phut. Các kỹ thuật nhiễu xạ điện tử lựa chon vùng (SAED) của HRTEM được sử dụng cho phép phân tích cấu truc tinh thể của vật liệu trong không gian nhỏ đến một vài chục nano mét mỗi chiều. Chương trình Gatan DigitalMicro-graph đa được sử dụng để phân tích cấu truc tinh thể thông qua ảnh biến đổi nhanh Fourier (FFT). Thành phần của mẫu được xác định bằng phổ tán sắc năng lượng tia X cho thấy thành phần mẫu chi có Fe và Carbon.

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬNHình ảnh HRTEM trong Hình 1(a) cho thấy

hình thái của mẫu ở thời điểm quan sát ban đầu. Hai tinh thể kích thước nano được bao boc bởi cấu truc carbon onions có thể được quan sát thấy rõ ràng. Khoảng cách trung bình 3.30 Å giữa các lớp graphite gần nhất được chi ra trong Hình 1(a), giá trị này là phù hợp với khoảng cách giữa các lớp graphitic của carbon onions [17].

Hai tinh thể trong lõi đa được phân tích cấu truc cho thấy một tinh thể carbon kích thước 15nm và một tinh thể iron carbide kích thước khoảng 7nm. Tinh thể carbon không được trình bày trong báo cáo này, chung tôi chi báo cáo những bến đổi của tinh thể iron carbide. Cấu truc của tinh thể được phân tích trong Hình 1(b) và Hình 1(c) tương ứng là ảnh FFT và ảnh inverse FFT của tinh thể iron carbide (tinh thể đánh dấu bằng hình vuông trong

Hình 1(a))

Thời điểm quan sát ban đầu t1=0

Hình 1. (a) Ảnh HRTEM của cấu trúc carbon onions bọc tinh thể iron carbide tại thời điểm quan sát ban đầu t=0 s; (b) Ảnh FFT của iron carbide với những vết nhiễu xạ chỉ ra tương ứng với các mặt tinh thể (002), (0-11) của Fe3C trực thoi, hướng [100]; (c) ảnh inverse FFT của các vết nhiễu xạ trên hình 1 (b) chỉ ra các mặt tinh thể có khoảng cách và góc phù hợp với cấu trúc tinh thể Fe3C trực thoi, hướng [100]

Kết quả phân tích cấu truc của tinh thể iron car-bide trong Hình 1 (b) và (c) chi ra đó là hạt Fe3C cấu truc tinh thể trực thoi, hướng [100], các giá trị phân tích được thể hiện trong bảng 1 phù hợp tốt với kết quả lý thuyết [18].

Bảng 1. Phân tích cấu trúc của tinh thể iron carbide tại thời điểm quan sát t1=0

Khoảng cách mặt tinh thể Fe3Cd(hkl) (Å) d(hkl) (Å)

Ho mặt (hkl) Tính từ cấu truc tinh thể [18].

Thực nghiệm

(002 ) 2.260 2.25(0-11) 3.752 3.74

Góc giữa hai họ mặt

Ho mặt (hkl) Tính từ cấu truc tinh thể [18].

Thực nghiệm

(002) và (0-11) 33.89o 33.9o

Trong khoảng thời gian sau đó, không có sự thay đổi cấu truc của tinh thể iron carbide Fe3C. Tuy nhiên, lớp vỏ carbon như đang dần tan chảy và biến mất dưới sự tác dụng liên tục của chùm điện




tử. Đồng thời quan sát ở thời điểm 17 phut cho thấy bắt đầu có những thay đổi trong cấu truc tinh thể của tinh thể Fe3C.

Thời điểm quan sát t2=17 phútChi tiết của quan sát hình thái cấu truc và phân

tích cấu truc ở phut thứ 17 được thể hiện trong Hình 2, các lớp graphite trong cấu truc carbon on-ions tại thời điểm này có sự rối loạn, mất trật tự. Kết quả phân tích cấu truc tinh thể iron carbide trong Hình 2 (b) và (c) cho thấy đây là tinh thể Fe3C trực thoi, hướng [001], các giá trị phân tích được thể hiện trong bảng 2 cho thấy sự phù hợp với tính toán cấu truc lý thuyết [18].

Bảng 2. Phân tích cấu trúc của tinh thể iron car-bide tại thời điểm quan sát t2=17p.

Hình 2. (a) ảnh HRTEM của tinh thể iron carbide quan sát tại thời điểm t2=17 phút; (b) Ảnh FFT của tinh thể iron carbide với những vết nhiễu xạ chỉ ra tương ứng với các mặt (200), (210), (220) của cấu trúc tinh thể Fe3C [001]; (c) ảnh inverse FFT của các vết nhiễu xạ trong hình 2 (b) cho thấy các mặt tinh thể có khoảng cách và góc phù hợp với cấu trúc Fe3C trực thoi, hướng [001].

Như vậy tại thời điểm này tinh thể iron carbide không thay đổi cấu truc tinh thể so với thời điểm ban đầu, nhưng dưới tác dụng của chùm điện tử đa làm cho tinh thể có sự chuyển hướng, từ hướng [100] đến hướng [001].

Thời điểm quan sát t3 = 36 phútChung tôi quan sát một lần nữa thấy sự thay

đổi trong cấu truc tinh thể. Chi tiết về các quan sát tinh thể tại thời điểm 36 phut và phân tích cấu truc được thể hiện trong hình 3. Tại thời điểm này các lớp graphite trong cấu truc carbon onions đa biến mất hoàn toàn. Kết quả phân tích cấu truc tinh thể iron carbide tại thời điểm này cho thấy đây là cấu truc tinh thể Fe5C2 đơn tà, hướng [-121], các giá trị phân tích được thể hiện trong bảng 3 phù hợp với kết quả tính toán lý thuyết [19].

Hình 3. (a) Ảnh HRTEM của tinh thể iron carbide tại thời điểm quan sát t3 = 36 phút; (b) Ảnh FFT của tinh thể iron carbide với các vết nhiễu xạ chỉ ra tương ứng với các mặt (202), (-2-21), (-1-11) của tinh thể Fe5C2 đơn tà, hướng [-121]; (c) ảnh inverse FFT của các vết nhiễu xạ trong hình 3 (b) chỉ ra khoảng cách và góc giữa các mặt tinh thể phù hợp với cấu trúc Fe5C2 đơn tà, hướng [-121].

50




Tóm lại, sau một thời gian quan sát liên tục t = 36 phut, chung tôi thấy: Carbon onions đa hình thành và boc bên trong nó là cấu truc Fe3C. Dưới tác dụng của chùm điện tử carbon ở lớp vỏ đa bay hơi hoặc bị phun xạ làm giảm diện tích bề mặt của cấu truc carbon onions, gây ra một lực căng bề mặt. Liên kết π mạnh mẽ giữa các nguyên tử carbon trong cấu truc lục giác gây ra một áp suất bên trong lõi [3,4], kết hợp với sự tác dụng của chùm điện tử đa kích thích phản ứng giữa Fe3C với carbon trong lớp graphite để tạo thành hợp chất Fe5C2 giàu carbon. Kết quả là thành phần carbon trong các hợp chất iron carbide tăng lên.

4. KẾT LUẬNLần đầu tiên, quan sát tại chỗ phản ứng của một

tinh thể nano iron carbide và carbon dưới tác dụng của chùm điện tử năng lượng cao đa được báo cáo. Kích thước tinh thể nano Fe3C khoảng 7 nm. Sau thời gian quan sát và phân tích cấu truc, chung tôi kết luận rằng carbon dư thừa đa phản ứng với hợp chất nghèo carbon Fe3C để tạo thành hợp chất Fe5C2 giàu carbon hơn. Các kết quả thực nghiệm cung cấp thông tin nhất định cho giản đồ pha của của hợp kim sắt có nồng độ carbon cao.


[1]. S. Iijima “Direct observation of the tetrahedral bonding in graphitized carbon black by high resolution electron microscopy” J. Cryst. Growth, 1980, 50, 675-683[2] . D. Ugarte “Curling and closure of graphitic networks under electron-beam irradiation” Nature, 1992, 359, 707-709 [3] . F. Banhart and P. M. Ajayan “Carbon onions as nanoscopic pressure cells for diamond formation” Nature, 1996, 382, 433-435[4]. R. S. Ruoff, D. C. Lorents, B. Chan, R. Malhotra, and S. Subramoney “Single Crystal Metals Encapsulated in Carbon Nanoparticles” Science, 1993, 259, 346-348[5] . J. Jiao, S. Seraphin, X. Wang, and J. C. Withers “Preparation and properties of ferromagnetic carbon-coated Fe, Co, and Ni nanoparticles” J. Appl. Phys., 1996, 80, 103-108[6] . S. Seraphin, D. Zhou, and J. Jiao “Filling the carbon nanocages” J. Appl. Phys., 1996, 80, 2097-2104

[7] . Y. Saito, T. Matsumoto, and K. Nishikubo “Encapsulation of carbides of chromium, molybdenum and tungsten in carbon nanocapsules by arc discharge” J. Cryst. Growth, 1997, 172, 163-170[8]. S. C. Tsang, J. Qiu, P. J. . Harris, Q. J. Fu, and N. Zhang “Synthesis of fullerenic nanocapsules from bio-molecule carbonisation” Chem. Phys. Lett., 2000, 322, 553-560[9] . S. Tomita, M. Hikita, M. Fujii, S. Hayashi, and K. Yamamoto “A new and simple method for thin graphitic coating of magnetic-metal nanoparticles” Chem. Phys. Lett., 2000, 316, 361-364[10]. F. Banhart, N. Grobert, M. Terrones, J.-C. Charlier, and P. M. Ajayan “Metal Atoms in Carbon Nanotubes and Related Nanoparticles” Int. J. Mod. Phys. B, 2001, 15, 4037-4069[11]. F. Banhart, P. Redlich, and P. M. Ajayan “The migration of metal atoms through carbon onions” Chem. Phys. Lett., 1998, 292, 554-560[12]. F. Banhart, J.-C. Charlier, and P. Ajayan “Dynamic Behavior of Nickel Atoms in Graphitic Networks” Phys. Rev. Lett., 2000, 84, 686-689[13]. M. Terrones “Extreme Superheating and Supercooling of Encapsulated Metals in Fullerenelike Shells” Phys. Rev. Lett., 2003, 90, 1-4[14]. J. Li and F. Banhart “The Deformation of Single, Nanometer-Sized Metal Crystals in Graphitic Shells” Adv. Mater., 2005, 12, 1539-1542[15]. J. Callister, D. William “Materials Science and Engineering” 1990 2nd edition.[16]. R. Sinclair, T. Itoh, and R. Chin “In Situ TEM Studies of Metal – Carbon Reactions” Microscopy Microanalysis, 2002, 288-304[17]. Y.X. Zhao, I.L. Spain “X-ray diffraction data for graphite to 20 GPa” Phys. Rev. B, 1989, 40, 993-997 [18]. Y.D. Zhang, J.I. Budnick, F.H. Sanchez, W.A.Hines, D.P. Yang, J.D. Livingston “NMR studies in orthorhombic Fe3B1−x C x (0.1≤x≤0.4)” J. Appl. Phys., 1987, 61, 4358-4360[19]. J. P. Senateur “Contribution a L’Etude Magnetique et Structurale du Carbure de Hagg” Annales de Chimie, 1967, 2, 103-122




XÂY DỰNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG GIÁM SÁT CẢNH BÁO VÀ VẬN HÀNH TỰ ĐỘNG CHO HỒ THỦY LỢI TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH PHÚ THỌ

BUILDING AUTOMATION SYSTEM MONITORING AND OPERATION WARNING AUTOMATIC IRRIGATION LAKES FOR PHU THO PROVINCE

Vũ Đình Ngọ1, Nguyễn Ánh Dương2*; Lê Phong Nam2

(1)Khoa Công nghệ Hóa học, trường Đại học Công nghiệp Việt Trì(2)Khoa Điện, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì

ABSTRACT

Content article presents the results of studies about built system Supervisory control and data acquisi-tion (SCADA) to monitoring , alerting and automated operation on the local lakes for Phu Tho province.

Key word: supervisory; sontrol; sata scquisition.

1. GIỚI THIỆU Phu Tho Là tinh miền nui mang sắc thái của

ba vùng địa hình, đồng bằng, trung du và miền nui, hiện nay trên địa bàn tinh có trên 600 hồ đập lớn nhỏ, trong đó có 11 hồ chứa lớn có dung tích khoảng từ 1 đến 12 triệu m3 nước. Qua khảo sát hệ thống hồ đập trên địa bàn tinh hiện nay do đa xây dựng từ rất lâu nên bộc lộ nhiều bất cập không còn phù hợp với điều kiện mưa lũ cực đoan hiện nay. Mặt khác, hệ thống các hồ đập hiện nay chưa có hệ thống thông tin để giám sát mực nước, quản lý, vận hành tự động, chưa có hệ thống cảnh báo lũ, cảnh báo nguy cơ vỡ đập khi mực nước dâng cao trong mùa mưa lũ, gây nguy cơ mất an toàn cho công trình hồ đập và con người. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, thiên tai ngày càng phức tạp, khó lường và sự xuống cấp theo thời gian tiềm ẩn nguy cơ dẫn đến mất an toàn hồ chứa. Để tăng cường công tác quản lý nhà nước, khắc phục những tồn tại trong công tác quản lý, vận hành an toàn cho hồ đập thì giải pháp nghiên cứu hệ thống giám sát điều khiển SCADA với các tính năng cơ bản về giám sát, cảnh báo, điều khiển và thu thập số liệu để xây dựng hệ thống tự động giám sát, cảnh báo và vận hành các hồ đập thủy lợi trên địa bàn tinh Phu Tho là cần thiết.

2. NỘI DUNG2.1. Thiết lập bài toán điều khiển, thiết kế, lựa chọn giải pháp công nghệ

Bài toán điều khiển: Xây dựng hệ thống tự động giám sát, cảnh báo và vận hành tự động cho

ba hồ đập thủy lợi ở các vùng khác nhau với các tính năng cơ bản: Hiển thị các thông tin giám sát, điều khiển trên giao diện điều khiển trung tâm, hiển thị các thông tin về mực nước của hồ, trạng thái của cửa xả, độ mở cửa xả; Tính năng điều khiển vận hành hệ thống với đầy đủ chức năng điều khiển từ xa từ phòng điều khiển trung tâm và điều khiển hiện trường, điều khiển thủ công tại chỗ, điều khiển cưỡng bức tại chỗ; Hệ thống có tính năng cảnh báo khi có điều kiện bất thường xảy ra, tự động cảnh báo về trung tâm và mở cửa xả nước nếu mức nước trong hồ tăng cao đến mức cảnh báo nguy hiểm gây nguy cơ mất an toàn cho hồ. Tính năng thu thập và lưu trữ dữ liệu, phần mềm cho phép người sử dụng có thể quan sát số liệu ở các trạm ở bất kỳ thời điểm, quá trình thu thập dữ liệu liên tục 24/24h đảm bảo dữ liệu cập nhật liên tục, ko bị mất dữ liệu.

2.2. Lựa chọn giải pháp phần cứng, phần mềm

Từ bài toán công nghệ và các yêu cầu bài toán đặt ra nhóm tác giả lự chon giải pháp công nghệ xây dựng hệ thống giám sát, điều khiển SCADA để giải quyết bài toán trên.

- Cấu trúc phần cứng: Sử dụng cấu hình hệ thống SCADA rut gon, dùng PLC thay thế cho RTU và MTU truyền thống.

- Giải pháp truyền thông:

Từ bài toán điều khiển do các hồ ở các vùng khác nhau cách xa phòng điều khiển trung tâm,

52




nên lựa tron phương án thiết kế, xây dựng hệ thống giám sát điều khiển SCADA bằng truyền thông qua sóng di động GPRS/3G và Internet,

Sơ đồ kết nối thiết bị

GPRS/3G internet

Modem internet

Modem IP GPRS

max

min

CB siêu âmCB đo độ mở van BT

A B C

Sơ đồ kêt nối thiết bị trạm hiện trường tại một hồ

vì nước ta hiện nay sóng di động đa được phủ khắp cả nước, do vậy có thể đảm bảo được truyền thông từ hiện trường đến trung tâm điều khiển.

Hình 2. Sơ đồ kết nối thiết bị tại hiện trường của một hồ




Giải pháp phần mềm: Sử dụng phần mềm winCC thiết lập giao điện điều khiển và giám sát

WinCC là một trong những phầm mềm cho phép giao tiếp giữa người và máy (IHMI-Integrat-ed Human Machine Interface). Với WinCC, có thể lập trình xử lý một cách dễ dàng và cho phép quan sát trực quan tất cả các khía cạnh của hệ thống xử lý. Giao diện WinCC cung cấp các module hàm thích hợp với công nghiệp về graphic display (màn hình đồ hoạ), messages (những thông báo), archives (văn thư lưu trữ) và reports (những báo cáo). Giao diện điều khiển mạnh, tính cập nhật hình ảnh nhanh chóng và những hàm lưu trữ tin cậy, đảm bảo tính sẵng sàng cao. Trong dòng các sản phẩm thiết kế các giao diện phục vụ vận hành giám sát, WinCC thuộc thứ hạng SCADA (SCA-DA class) với những chức năng hữu hiệu cho việc điều khiển.

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬNTừ giao diện điều khiển trung tâm cho thấy

hệ thống giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu SCADA cho 3 hồ đa được xây dựng với các tính năng:

- Giám sát, vận hành: Từ giao diện điều khiển trung tâm giám sát được sự hoạt động của 3 hồ được nghiên cứu, các thông số giám sát được thực hiện như mực nước hiện tại của hồ, tình trạng cử xả đóng/ mở; độ mở cửa xả; cảnh báo mực nước trong hồ với các mức 1, 2, 3; trạng thái làm việc động cơ đóng/mở cửa xả; Sử dụng các nut chức năng trên giao diện điều khiển (KD- khởi động hệ thống, D- dừng hệ thống, OnN- nâng cửa xả, OnH-hạ cửa xả) để vận hành hệ thống.

- Cảnh báo: Với 3 mức cảnh báo 1, 2, 3; Với cảnh báo mức 1 và 2 hệ thống đưa ra vận hành trên vận

2.3. Lưu đồ thuật toán điều khiển cho 3 hồ thủy lợi

Hình 3. Lưu đồ thuật toán điều khiển cho 3 hồ thủy lợi

54




vận hành trên màn hình giao diện điều khiển để có phương án vận hành đảm bảo an toàn cho hồ chứa; ở mức cảnh báo 3 (cảnh báo mức nguy hiểm) hệ thống tiếp tục phát ra cảnh báo nhưng đồng thời tự động cấp tín hiệu điều khiển động cơ mở cửa xả nước để đảm bảo an toàn cho hồ chứa;

- Vận hành: Trên giao diện trung tâm có thể lựa chon chế độ điều khiển Auto/Man, để điều khiển toàn bộ hệ thống, đóng/mở cửa xả nước kích vào các nut trên giao diện.

Thu thập dữ liệu: Tại giao diện chính hay giao

diện của từng hồ ta đều truy cập được tới biểu đồ phản ánh tình trạng, thông số về mức nước, độ mở cửa xả theo thời gian.

Trên giao diện chính vào phần Giao Diện ở thanh công cụ sẽ truy nhập vào từng hồ cụ thể: Hồ Đầm Dài, Song Diện, Hóc Ngánh.

Sau khi kích chuột chon một hồ cụ thể, giao diện của hồ sẽ hiện ra, ở đây ta có thể giám sát, vận hành được chi tiết các thông số về mức nước, độ mở của xả, các đèn báo trạng thái, tình trạng của động cơ.

Hình 5: Giao diện điều khiển cho một hồ

Hình 4. Giao diện điều khiển trung tâm




4. KẾT LUẬNTừ kết quả trên cho thấy hệ thống 3 hồ được

giám sát từ xa tại phòng điều khiển trung tâm với các thông số giám sát được hiển thị trên màn hình liên tục; Hệ thống đưa ra các cảnh báo cho người quản lý, vận hành khi có tham số của hệ thống hồ vượt quá giớ hạn cho phép và tự động xả nước ở các hồ chứa khi xảy ra nguy cơ mất an toàn, vượt quá mức giới hạn cho phép; Vận hành hệ thống hồ, đập thủy lợi từ phòng điều khiển trung tâm hoặc tại hiện trường.

Với hệ thống SCADA được xây dựng hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu về giám sát, cảnh báo và vận hành tự động cho các hồ thủy lợi theo yêu cầu đặt ra.


[1]. Stuart A. Boyer, “Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)”, ISA The

Instrumentation, Systems, and Automation Society; 3rd edition.

[2]. David Bailey Beng, Bailey Associates, Perth, “Practical SCADA for Industry”, Ustralia, 2003.

[3]. PGS.TS. Nguyễn Doan Phước; GS.TS. Phan Xuân Minh “Tự động hóa với Simatic S7-300”. NXB Khoa hoc và kỹ thuật, Hà Nội, 2004

[4]. PGS.TS. Trần Thu Hà; KS. Phạm Quang Huy “Tự động hóa với WinCC” NXB Hồng Đức, Thành Phố Hồ Chí Minh, 2011;

[5]. TS.Ngô Thanh Quyền “Giáo trình DCS và SCADA” Trường Đại hoc Công ngiệp TP.HCM;

[6]. Nguyễn Thị Ngoc Anh, PGSTS. Nguyễn Ngoc Lâm “SCADA diện rộng trên cơ sở hệ thống OPTO22”;

56




THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH CHO BỘ ĐIỀU TỐC TURBINE-MÁY PHÁT THỦY ĐIỆN

DESIGN THE INTELLIGENT CONTROLLER FOR SPEED GOVERNOR TURBINE-HYDROELETRIC GENERATORS

Nguyễn Đắc Nam

Khoa Điện trường Đại học Công nghiệp Việt Trì


ABSTRACT

This paper presents the research results applying neural network based system of fuzzy inference Tagaki-Sugeno(ANFIS) for direct identification of hydraulic turbine systems, which combined with the network neural to design the adapt controller for speed governor of the turbine-generator hydropower capacity of small and medium independent work load. The controller parameters are adjusted according to changes adaptive parameters of the system during operation, thereby enhancing the quality control system. The controller is verified experimentally on a real model of electro-hydraulic speed regulator and give good results.

Keywords:adaptive controller, hydraulic turbine-generator

1. GIỚI THIỆUTrong quá trình phát triển các giải thuật thông

minh, mạng nơron nhân tạo tỏ ra hiệu quả trong vai trò xấp xi hàm phi tuyến nên được ứng dụng thành công trong việc nhận dạng mô hình của đối tượng. Trên cơ sở đó, việc phát triển công cụ nhận dạng không tham số mô hình đối tượng sử dụng ANFIS cũng được quan tâm. ANFIS với thuật huấn luyện trực tuyến đang là một công cụ mạnh được sử dụng để thiết kế các bộ điều khiển thông minh [4]. Nghiên cứu này kết hợp bộ nhận dạng ANFIS và bộ điều khiển PID thích nghi một nơ-ron nhằm tạo ra một công cụ hữu ích trong việc thiết kế bộ điều khiển áp dụng cho đối tượng là mô hình turbine thủy lực phi tuyến có tham số thay đổi (như chiều cao cột áp, phụ tải điện). Mô hình của đối tượng sẽ được nhận dạng bằng một bộ nhận dạng ANFIS, từ đó độ nhạy đáp ứng của đối tượng đối với tín hiệu điều khiển (còn goi là thông tin Jacobian) sẽ được ước lượng thông qua bộ nhận dạng ANFIS. Thông tin Jacobian là cơ sở để tính toán các gradient của giải thuật cập nhật trực tuyến bộ trong số của một nơron tuyến tính, cấu hình theo nguyên tắc của bộ điều khiển PID. Tức là, thông số của bộ điều khiển PID sẽ được điều chinh thích nghi trong quá trình điều khiển nhờ giải thuật huấn luyện trực tuyến mạng nơron nhân tạo.

2. NỘI DUNG2.1. Cấu trúc điều khiển

Sơ đồ điều khiển vòng kín hệ thống được xây dựng như Hình 1

Hình 1. Sơ đồ cấu trúc mạch vòng điều khiển tốc độ (tần số của) turbine-máy phátTrong đó:

VT: Hàm truyền của mạch vòng vị trí (gồm van điện thủy lực, secvo motor), sau khi tổng hợp được xấp xi bằng một khâu quán tính bậc 1 [3].TB: Mô hình turbine thủy lực; MF: Mô hình động hoc của máy phát điện;NNC: Bộ điều khiển nơron; ANFIS: Mạng nơron nhận dạng trực tiếp hệ thống;Jacobi: tín hiệu tốc độ biến thiên của đáp ứng theo tín hiệu điều khiển;e: sai lệch giữa tần số đặt và tần số thực; u: tín hiệu điều khiển;α: độ mở cánh hướng nước;pm: công suất cơ của turbine.




2.2. Đối tượng điều khiểnĐối tượng điều khiển là hệ thống thủy lực gồm

có đường ống áp lực (penstock)-turbine-máy phát có công suất nhỏ. Trong đó mô hình turbine thủy lực dạng phi tuyến có xét đến tổn thất cột áp do ma sát thủy tĩnh và có các tham số bất định (chiều cao cột nước), máy phát làm việc với tải độc lập (có phụ tải điện thay đổi ngẫu nhiên).

Theo [5], mô hình phi tuyến của turbine thủy lực có dạng như Hình 2

Trong đó:

TM: hằng số thời gian quán tính của turbine máy phát (s); D: Hệ số giảm trấn.

Ở chế độ làm việc với tải độc lập, moi sự thay đổi của tải đều ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ của máy phát (tần số điện áp của máy phát). Mô hình động hoc của máy phát và hệ thống điện trong chế độ này có dạng như sau:

( . ) m LMT s D P P+ = ∆ −∆ (1)

Trong đó:

TM: hằng số thời gian quán tính của turbine-máy phát (s); D: Hệ số giảm trấn

Theo [3], mạch vòng vị trí được rut gon và xấp xi về khâu quán tính bậc nhất có dạng như sau:

P v g avt

g P v g vt a

K .K .K KG (s)T .s K .K .K .K T s 1

= =+ + (2)

Kg là hệ số ti lệ, Tg là hằng số thời gian của servo;Kvt là hệ số ti lệ của cảm biến vị trí; Kv là hệ số ti lệ của van thủy lực (s)

2.3. Bộ điều khiển PID một nơron

Bộ điều khiển được sử dụng là một nơron có 3 đầu vào, các trong số liên kết của các đầu vào tương ứng là các thông số của bộ điều khiển PID. Nhiệm vụ thiết kế đặt ra là thông số của bộ điều khiển phải được thay đổi thích nghi theo sự biến đổi của đối tượng để đồng thời thỏa man hai mục đích là làm cho hệ thống ổn định và điều khiển tín hiệu ra bám theo quỹ đạo mong muốn.

2.3.1. Cấu trúc bộ điều khiển PID một nơrnon

Cấu truc bộ điều khiển PID nơron được xây dựng trên cơ sở các thành phần của bộ điều khiển phản hồi trạng thái tuyến tính PID. Phương trình toán mô tả bộ điều khiển PID có dạng:

Trong đó: KP; KI; KD Là các hệ số của bộ điều khiển;e(t) x(t) y(t)= − là sai lệch giữa tín hiệu đặt và đáp ứng hệ thống.

Theo [1], một nơron tuyến tính có cấu truc như Hình 3

Trong đó:

Bias b = 0; W11, W12, W13là các trong số kết nối của nơron;

f : Hàm chuyển tuyến tính.

Hình 2. Mô hình turbine thủy lực phi tuyến có tổn thất cột áp

Hình 3. Cấu trúc bộ điều khiển PID nơron

58




Tín hiệu đầu ra của nơron là:

11 12 13( )( ) w . ( ) w . ( ) w . de tu t e t e t dt

dt= + +∫ (4)

So sánh biểu thức (3) với biểu thức (4), ta thấy bộ thông số KP, KI, KD của bộ điều khiển PID tương ứng là các trong số W11, W12, W13 của nơron.

Các trong số của mạng nơron sẽ được cập nhật thích nghi trong quá trình làm việc của hệ thống theo phương pháp gradient descent, điều đó cũng có nghĩa là các thông số của bộ điều khiển PID nơron được cập nhật thích nghi theo sự thay đổi của đối tượng.

2.3.2. Giải thuật cập nhật trọng số của NNC

Mục đích của quá trình cập nhật trong số của NNC là điều chinh W11, W12, W13 của nơron để cực tiểu hóa hàm mục tiêu:

Áp dụng phương pháp gradient descent để điều chinh bộ trong số W11, W12, W13 :

2.4. Sử dụng ANFIS nhận dạng mô hình đối tượng

2.4.1. Cấu trúc của ANFIS

Chon ANFIS có cấu truc (4-4-4-4-1), cụ thể:

Lớp 1 (L1): Gồm 4 nơron, mỗi nơron biểu diễn một hàm liên thuộc dạng Gauss với tâm là cij và độ rộng là σij. Lớp 2 (L2): Gồm 4 nơron, đầu ra oi

2 của các nơron ở lớp này được xác định là tích các đầu vào của nó.Lớp 3 (L3): Gồm 4 nơron thực hiện phép lấy trung bình các đầu vào của nó, đầu ra oi

3 của các nơron ở lớp này là trung bình của các đầu vào Lớp 4 (L4): Gồm 4 nơron thực hiện phép suy luận mờ (sử dụng hệ thống suy luận mờ của Sugeno)

Lớp 5 (L5): Gồm 1 nơron thực hiện phép lấy tổng

các đầu vào của nó, đầu ra của nơron này cũng chính là đầu ra của mạng:

2.4.2. Giải thuật huấn luyện trực tiếp ANFIS

Mục tiêu của giải thuật huấn luyện trực tuyến bộ nhận dạng ANFIS là điều chinh các tham số của các hàm liên thuộc trên lớp mờ hóa (các tham số sơ cấp) và các tham số trên lớp ra của mạng (các tham số thứ cấp) để hàm mục tiêu (10) đạt giá trị cực tiểu

Trong đó: ym là đầu ra của ANFIS và y là đầu ra của đối tượng.

Các tham số sơ cấp được cập nhật theo phương pháp lan truyền ngược, cụ thể:

- Tâm của các hàm liên thuộc:

- Độ rộng của các hàm liên thuộc:

- Các tham số thứ cấp được nhận dạng theo phương pháp bình phương cực tiểu [5].

- Thông tin Jacobi

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Mô phỏng và kết quảGiả thiết máy phát có các thông số: - Công suất định mức: SG=1,2MVA, điện áp

U = 6,3KV; f = 50 Hz;- Cấp điện cho tải độc lập có PL=0,6MUW- Hằng số quán tính của turbine-máy phát là 3s,




D = 1,5.+ Các thông số tính toán:- Hằng số thời gian: TM =2.I =2.3 =6(s) - Hệ số tải phụ thuộc tần số:

+ Thông số của bộ điều khiển PID tại điểm làm việc:- Với các điểm cực thiết kế: p1= -0.8; p2= -0.5 + j0.5; p3 = - 0.5 -j0.5 => p1 = -3,64- Thông số của bộ điều khiển tính được là:

KP =2,3; K1 =0,76; KD = 0,5

Giả thiết hệ thống đang làm việc ổn định, thì tại t=150 s công suất phụ tải đột ngột tăng từ 0,6 MW (0,5(pu)) lên 0,84 MW (0,7(pu)), sau đó tại t=300s công suất phụ tải lại giảm xuống 0,6 (pu); chiều cao cột áp ổn định ở giá trị định mức.

So sánh đáp ứng của mạch vòng tốc độ khi sử dụng bộ điều khiển PID và khi sử dụng bộ điều khiển PID nơron trong trường hợp này như Hình 6

Hình 4. Đáp ứng của mạch vòng tốc độ khi sử dụng bộ điều khiển PID

3.2 Thảo luậnKhông như những phương pháp thiết kế và hiệu

chinh off-line khác, ưu điểm nổi bật của phương pháp này là thiết kế và tự chinh bộ điều khiển một cách trực tuyến và không cần quan tâm đến tham số của đối tượng điều khiển. Với phương pháp này, bộ điều khiển PID được chinh định thích nghi trong suốt quá trình điều khiển, phù hợp cho các ứng dụng mà ở đó đặc tính động của đối tượng có thay đổi.

Kết quả mô phỏng cho thấy đáp ứng của hệ thống dưới tác động của bộ điều khiển đa xây dựng có chất lượng tốt hơn so với bộ điều khiển PID có thông số cố định, cụ thể: đáp ứng ít dao

động, lượng quá điều chinh nhỏ, thời gian quá độ ngắn.

Bảng 1. So sánh thông số chất lượng điều khiển giữa PID và NNC

4. KẾT LUẬNNghiên cứu đa thiết kế thành công bộ điều

khiển thông minh mà ở đó mô hình của đối tượng được nhận dạng trực tuyến bởi một mạng nơron dựa trên hệ thống suy luận mờ của Tagaki-Sug-eno. Từ bộ nhận dạng ANFIS, thông tin Jacobian được tính toán để cung cấp cho giải thuật gradi-ent descent áp dụng để huấn luyện trực tuyến bộ điều khiển PID một nơron. Các tham số của bộ điều khiển PID được tổ chức dưới dạng bộ trong số của một nơron tuyến tính ba đầu vào và được điều chinh thích nghi trong quá trình điều khiển. Kết quả mô phỏng trên mô hình hệ thống turbine phi tuyến có các tham số bất định cho thấy bộ điều khiển đa đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng điều khiển hệ thống. Bước phát triển tiếp theo của nghiên cứu này là áp dụng bộ điều khiển đa đề xuất vào các mô hình thực và áp dụng vào thực tế.


[1]. Nguyễn Như Hiển, Lại Khắc Lai “Điều khiển mờ, nơron”, NXB khoa học kỹ thuật 2007.

[2]. Nguyễn Đắc Nam, Nguyễn Hồng Quang, “Ứng dụng ANFIS và mạng nơron thiết kế bộ điều khiển thích nghi cho bộ điều tốc turbine thủy lực”, Chuyên san điều khiển & tự động hóa, số 13, tháng 8 năm 2015, 21-29.

Hình 6. Biến thiên thông số bộ điều khiển NNC và thông tin Jacobi

60




PHƯƠNG PHÁP ĐỘ CỨNG ĐỘNG LỰC CHO PHÂN TÍCH DAO ĐỘNG TỰ DO CỦA CÁC VỎ CÔN - TRỤ - CÔN COMPOSITE KẾT NỐI

DYNAMIC STIFFNESS FORMULATION FOR FREE VIBRATION ANALYSIS OF JOINED COMPOSITE CONICAL-CYLINDRICAL-CONICAL SHELLS

Vũ Quốc Hiến

Khoa Cơ Khí, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì


ABSTRACT

A Dynamic Stiffness Method (DSM) has been presented in this paper for the vibration analysis of cross-ply composite joined conical-cylindrical-conical shells. Governing equations are obtained using thick shell theory of Midlin, taking into account the shear deflection effects. The dynamic stiffness matrix has been built from which natural frequencies have been calculated. The appropriate expressions among stress resultants and deformations are extracted as continuity conditions at the joining section. A matlab program is written using the dynamic stiffness formulation in order to validate our model. Numerical results on natural frequencies are compared to those obtained by the Finite Element Method (FEM) and validated with the available results in other investigations. This paper emphasizes advantages of DSM model and the effects of shell geometries on the natural frequencies of joined composite conical-cylindrical-conical shells.

Keywords: free vibration, cross-ply composite joined conical-cylindricall-conical shells, dynamic stiffness method (DSM).

1. GIỚI THIỆU

Vỏ kết nối tròn xoay có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp như cơ khí, hàng hải, hàng không, vũ trụ, hạt nhân, hóa chất và cả dân dụng. Vì vậy, biết được ứng xử động lực hoc của các cấu truc kết nối là rất quan trong trong thiết kế, chế tạo để đảm bảo an toàn và kinh tế cho các kết cấu vỏ composite.

Đa có một số phương pháp khác nhau để tính toán dao động cho kết cấu vỏ trụ, vỏ nón, vỏ nón – trụ kết nối. Như Sivadas và Ganesan đa nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày vỏ đến tần số dao động tự do của vỏ nón bằng phương pháp phần tử hữu hạn bán giải tích [1]. Tong đa đưa ra phương pháp chuỗi bậc cao mở rộng để tính toán dao động tự do của các vỏ nón composite lớp trực hướng [2,3]. Shu đa đưa ra phương pháp cầu phương vi phân để tính toán dao động của vỏ nón [4]. Ngoài ra còn có các nghiên cứu theo các phương pháp như mô hình phần tử hữu hạn 2D dựa trên lý thyết vỏ cổ điển, phương pháp giải tích 2D dựa trên lý thuyết biến dạng cắt bậc nhất [5-7]. Senthil và

Ganesan đa đưa ra công thức động lực hoc cho vỏ nón composite chứa đầy chất lỏng [8]. Kerboua, Lakis và Hmila đa sử dụng một phương pháp kết hợp giữa phương pháp phần tử hữu hạn và lý thuyết vỏ cổ điển để xác định tần số dao động tự do của vỏ nón cụt dị hướng, tương tác với chất lỏng [9].

Irie cùng cộng sự đa sử dụng phương pháp ma trận truyền để tính dao động tự do của vỏ nón – trụ ghép nối đẳng hướng [10]. Patel cùng cộng sự đa trình bày kết quả dao động cho vỏ nón – trụ kết nối composite với lý thuyết biến dạng cắt bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) [11]. Gần đây, Caresta và Kessissoglou cũng đa phân tích dao động tự do của vỏ nón - trụ kết nối composite, với chuyển vị được biểu diễn theo chuỗi bậc cao và phương trình song, phương trình chuyển động được sử dụng của Donnell-Mushtari và Flugge [12]. M.A. Kouchakazadeh và Shakouri đa trình bày nghiên cứu với ứng xử dao động của vỏ nón – nón kết nối với các phương trình sử dụng




lý thuyết vỏ mỏng của Donnell [13].

Phương pháp độ cứng động lực (DSM) hay còn goi là phương pháp phần tử liên tục (CEM) dựa trên hệ thống phương trình vi phân dạng đóng của các phương trình chuyển động, Phương pháp độ cứng động lực (DSM) hay còn goi là phương pháp phần tử liên tục (CEM) dựa trên hệ thống phương trình vi phân dạng đóng của các phương trình chuyển động, phương trình quan hệ vật liệu của kết cấu được phát triển. Các kết quả của phương pháp phần tử liên tục đa được nghiên cứu bởi Nguyen Manh Cuong và Casimir đa nghiên cứu cho tấm và vỏ dày đẳng hướng [14]. Mô hình phần tử liên tục cho vỏ trụ, vỏ nón composite đa được nghiên cứu bởi Tran Ich Thinh và Nguyen Manh Cuong cho cả vỏ kim loại và vỏ composite [15,16]. Gần đây, Tran Ich Thinh, Nguyen Manh Cuong và Vu Quoc Hien đa tính toán dao động cho vỏ trụ composite chứa chất lỏng bằng phương pháp phần tử liên tục [17].

Bài báo này trình bày các kết quả nghiên cứu dao động của vỏ côn - trụ - côn composite. Các nghiên cứu được so sánh để kiểm định độ chính xác của phương pháp.

2. CÔNG THỨC CHO VỎ CÔN – TRỤ - CÔN COMPOSITE KẾT NỐI

Hình 1. Thông số kích thước của vỏ kết nối côn – trụ - côn composite.

Xét mô hình vỏ côn – trụ - côn composite như Hình 1. R1 là bán kính nhỏ của vỏ côn, R2 là bán kính lớn của vỏ côn và là bán kính vỏ trụ. L1 và

L2 là chiều dài tương ứng của vỏ côn và vỏ trụ. Lý thuyết vỏ Reissner-Mindlin được sử dụng cho cả vỏ côn và vỏ trụ.

2.1. Công thức vỏ côn composite

Xét một vỏ composite có chiều dày h, với N lớp. Độ cứng thu gon cho trạng thái ứng suất phẳng được tính như sau:

Ei,Gij, υ12, υ21: hệ số đàn hồi của lớp thứ k

Ma trận độ cứng của n lớp (Aij, Bij, Dij, Fij) được xác định:zk-1và zk là toa độ biên của lớp thứ k.

Theo lý thuyết vỏ của Reissner-Mindlin chuyển

vị được xác định như sau:Quan hệ giữa biến dạng và chuyển vị cho vỏ

nón composite trực hướng đung trục:Quan hệ giữa nội lực và chuyển vị cho vỏ nón

composite trực hướng đung trục:Thay phương trình (2), (3) và (4) vào phương

trình (5) ta các phương trình biểu diễn quan hệ

u3

R3=R1

α

L 3=L

1 L 2

L 1

R2

R1

θ

w3

u2

w2

u1

w1

62




giữa nội lực và chuyển vị của vỏ côn composite trực hướng đung trục:

Với k là hệ số hiệu chinh cắt (k=5/6)

Các phương trình chuyển động sử dụng lý thuyết cắt bậc nhất (FSDT) cho vỏ côn composite như sau:

với u0,v0,w0: là các chuyển vị dài, φx, φq: góc xoay theo trục x và q.và:

với r(k) là khối lượng riêng của vật liệu lớp thứ k. Thay a = 0 vào phương trình (6) và (7), ta có quan hệ nội lực biến dạng và phương trình chuyển động cho vỏ trụ như tài liệu [17].2.2. Điều kiện liên tục

Điều kiện liên tục cho mặt cắt ghép nối giữa vỏ trụ và vỏ côn có thể có được theo tài liệu của Caresta và Kessissoglou [12] như sau:

2.3. Ma trận độ cứng động lực cho vỏ côn – trụ - côn composite

Ma trận truyền [T]m được xác định là :

Sau đó [T]m được phân thành bốn khối:

Cuối cùng ma trận độ cứng động lực [K(ω)]m cho vỏ côn được xác định như sau:

Tương tự, thay α = 0 ta có ma trận độ cứng động lực [K(ω)]m cho vỏ trụ như [17].

Sử dụng kỹ thuật ghép nối theo phương pháp phần tử hữu hạn ta có ma trận độ cứng động lực [K(ω)]m cho vỏ ghép nối côn – trụ - côn:

Ta có phương trình động lực cho kết cấu thông qua ma trận độ cứng động lực :

Fm = K(w)m.Um (11)

Giải phương trình (11) bằng cách thay các điều kiện biên ta xác định được tần số dao động tự do w của vỏ ghép nối côn – trụ - côn.

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬNMột chương trình tính lập trình theo Matlap

cho công thức ma trận độ cứng động lực DSM để tính tần số dao động tự do cho vỏ ghép nối côn – trụ - côn. Đầu tiên, tần số dao động tự do cho vỏ ghép nối côn – trụ, với điều kiện biên ngàm – tự do (F-C) với kích thước và thông số vật liệu sau: L/R1= 1; h/R1 = 0.01; h = 2mm; L i= L, E1= 135Gpa; a=00, 300, 600; E2= 8.8Gpa; G12= 4.47Gpa; υ12= 0.33; r = 1600kg/m3. Kết quả của chung ta được so sánh với kết quả của FEM và kết quả nghiên cứu của Kouchakzadeh [13] trong Bảng 1.




Kết quả của nghiên cứu và kết quả của Kouchakzadeh (2014) là rất đồng thuận trong Bảng 1. Sau đó, tần số dao động tự do cho vỏ ghép nối côn – trụ - côn, với điều kiện biên ngàm – tự do (F-C) với kích thước và thông số vật liệu sau: L2/R2 = 1, 2, 6; R2 = 0.285; h = 2 mm; L2 = 2L1, E1 = 10.58GPa; a = 90; E2 = 2.64 GPa; G13 = G12 = 1.02GPa; υ12 = 0.17; r = 1600 kg/m3, ρf = 1000 kg/m3, layers [00/900/00/900]. Kết quả của chung ta được so sánh với FEM trong Bảng 2.

Kết quả của nghiên cứu rất đung với kết quả của FEM. Độ chính xác của FEM phụ thuộc vào lưới chia, còn DSM chi cần ba phần tử liên tục là đủ cho độ chính xác ở cả các miền tần số cao, thấp và trung bình. Từ các nghiên cứu và so sánh trên ta thấy độ chính xác của DSM đa được khẳng định.

Hình 3. Ảnh hưởng của kích thước vỏ đến tần số dao động tự do của vỏ côn - trụ - côn.

Bảng 1. So sánh tần số dao động tự do thấp nhất và số vòng sóng (m) cho số lớp khác nhau của vỏ ghép nối côn – trụ với điều kiện biên ngàm – tự do.

TT Góc cônSố lớp Kouchakzadeh [13]

(1)

FEM

40x10

FEM

80x20

DSM

(2)

Sai số (%)

(2)-(1)1

α=300

[0/90] 0.0366(4) 0.0363 0.0363 0.0367 0.272 [90/0] 0.0367(4) 0.0364 0.0364 0.0367 0.003 [0/0/0] 0.0238(4) 0.0236 0.0236 0.0239 0.424 [0/90/0] 0.0309(4) 0.0306 0.0306 0.0310 0.325 [0/0/90] 0.0313(4) 0.0310 0.0310 0.0313 0.006 [0/90/90] 0.0492(4) 0.0489 0.0489 0.0494 0.407 [90/90/0] 0.0500(4) 0.0498 0.0498 0.0502 0.408 [90/90/90] 0.1389(3) 0.1394 0.1395 0.1392 0.229 [0/90]2 0.0468(4) 0.0466 0.0466 0.0470 0.4310 [0/90]S 0.0384(4) 0.0381 0.0381 0.0385 0.2611 [90/0]2 0.0469(4) 0.0467 0.0467 0.0471 0.4212 [90/0]S 0.0530(3) 0.0528 0.0528 0.0532 0.381

α=600

[0/90] 0.0250(3) 0.0248 0.0248 0.0253 1.192 [90/0] 0.0249(3) 0.0247 0.0247 0.0252 1.193 [0/0/0] 0.0181(4) 0.0178 0.0178 0.0182 0.554 [0/90/0] 0.0241(4) 0.0238 0.0238 0.0243 0.825 [0/0/90] 0.0223(3) 0.0222 0.0222 0.0226 1.336 [0/90/90] 0.0315(3) 0.0313 0.0313 0.0318 0.947 [90/90/0] 0.0320(3) 0.0318 0.0318 0.0323 0.938 [90/90/90] 0.0963(3) 0.0967 0.0968 0.0979 1.639 [0/90]2 0.0302(3) 0.0300 0.0300 0.0305 0.9810 [0/90]S 0.0285(3) 0.0281 0.0282 0.0287 0.7011 [90/0]2 0.0302(3) 0.0300 0.0300 0.0304 0.6612 [90/0]S 0.0342(3) 0.0348 0.0348 0.0344 0.58

64




Bảng 2. Tần số dao động tự do w (Hz) tương ứng với số mode vòng (m) cho các tỉ lệ L2/R2 của vỏ côn – trụ - côn composite.

Tỉ lệ L2/R2

m FEM(1)

DSM(2)

Sai số (%)(2)-(1)

1

1 210.13 210.1 -0.01

2 94.77 94.8 0.03

3 46.93 47.0 0.15

4 43.37 43.5 0.30

5 63.03 63.2 0.27

2

1 85.47 85.7 0.27

2 28.59 28.7 0.38

3 23.27 23.4 0.56

4 41.58 41.7 0.29

5 67.05 67.2 0.22

6

1 11.33 11.3 -0.27

2 12.36 12.5 1.12

3 26.77 26.8 0.11

4 35.48 35.5 0.06

5 53.29 53.4 0.21

Hình 3 biểu diễn ảnh hưởng của tần số dao động tự do w (Hz) cho vỏ côn – trụ - côn composite với các ti lệ kích thước L2/R2 khác nhau.

Từ hình vẽ có thể dễ dàng nhận thấy tần số dao động tự do của vỏ côn - trụ giảm khi ti lệ L2/R2 tăng, điều này là hoàn toàn chính xác; vì khi L2/R2 tăng thì ma trận khối lượng của vỏ tăng nên tần số dao động sẽ giảm. Tần số dao động tự do của vỏ côn - trụ giảm đáng kể khi mode m = 1 hoặc 2.

4. KẾT LUẬNQua các nghiên cứu so sánh, có thể kết luận

rằng công thức ma trận độ cứng động lực của nghiên cứu là chính xác và có thể ứng dụng để tính tần số dao động tự do của vỏ côn – trụ - côn. Do sử dụng số phần tử liên tục là nhỏ nên tốc độ tính toán nhanh và dữ liệu ít. Chính vì vậy, chương trình có thể tính toán cho tất cả các dải tần số cao, trung bình và thấp .

Tần số dao động tự do của vỏ côn - trụ giảm khi ti lệ L2/R2 tăng. Tần số dao động tự do của vỏ côn - trụ giảm đáng kể khi mode m = 1 hoặc 2.

Mô hình ma trận độ cứng động lực (DSM) cho vỏ côn – trụ - côn có thể được sử dụng để phát triển tính toán cho vỏ vỏ côn – trụ - côn chứa chất lỏng, hoặc trên nền đàn hồi.


[1]. K. R. Sivadas, N. Ganesan “Vibration analysis of thick composite clamped conical shells of varying thickness” Journal of Sound and Vibration, 1992, 152, 27-37.[2]. L. Y. Tong “Free vibration of orthotropic conical shells”International Journal of Engineering Science, 1993, 31, 719-733.[3]. L. Y. Tong “Free vibration of composite laminated conical shells”International Journal of Mechanical Sciences, 1993, 35, 47-61.[4]. C. Shu “An efficient approach for free vibration analysis of conical shells” International Journal of Mechanical Sciences, 1996, 38, 935-949.[5]. Y. Narita, Y. Ohta, M. Saito “Finite element study for natural frequencies of cross-ply laminated cylindrical shells”Composite structures,1993, 26, 55-62. [6]. KK. Viswanathan, KS. Kim, JH. Lee, HS. Koh and JB. Lee JB“Free vibration of multi-layered circular cylindrical shell with cross-plywalls, including shear deformation by using spline function method”Journal of Mechanical Science and Technology, 2008, 22, 2062-2075.[7]. AA. Khdeir, JN. Reddy and D. Fredrick“Astudy of bending, vibration and buckling of cross-ply circular cylindrical shells with variuous shells theories”Int. J. Engng. Sci., 1989, 27, 11: 1337-1351.

[8]. D. Senthil Kumar, N.Ganesan, “Dynamic analysis of conical shells conveying fuild”Journal of Sound and Vibration, 2008, 310, 38-57.

[9]. Y.Kerboua, A.A.Lakis, M.Hmila“Vibration analysis of truncated conical shells subjected to flowing fuild” Canada, 2010, 34, 791-809.

[10]. Irie, Yamara and Muramoto“Free vibration of joined conical-cylindrical shells”Journal of Sound and Vibration, 1984, 95, 31-39.

[11]. Patel, Ganapathi and Kamat“Free vibration




characteristics of laminated composite joined conical-cylindrical shells”Journal of Sound and Vibration, 2000, 237, 920-930.

[12]. Caresta and Kessissoglou “Free vibration characteristics of isotropic coupled cylindrical- conical shells”Journal of Sound and Vibration, 2010, 329, 733-751.

[13]. Kouchakazadeh and Shakouri “Free vibration analysis of joined cross-ply liminated conical shells”International Journal of Mechanical Sciences, 2014, 78, 118-125.

[14]. J.B. Casimir, Nguyen Manh Cuong “Thick shells of revolution: Derivation of the dynamic stiffness matrix of continuous elements and application to a tested cylinder”Computers &

structures, 2007, 85(23-24), 1845-1857.

[15]. Tran Ich Thinh, Nguyen Manh Cuong“Dynamic stiffness matrix of continuous elementfor vibration of thick cross-ply laminated composite cylindrical shells” Compos Struct, 2013, 98, 93–102

[16]. Nguyen Manh Cuong, Tran Ich Thinh, Ta Thi Hien“Vibration analysis of thick laminated composite conical shells by CEM”Tuyển tập HNKHTQ lần Thứ IX – Hanoi, 2012.

[17]. Tran Ich Thinh, Nguyen Manh Cuong, Vu Quoc Hien “Dynamic Stiffness Method for free vibration analysis of partial fluid-filled orthotropic circular cylindrical shells” Vietnam Journal of Mechanics, 2015, 37, (1), 29-42

66




ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN BIẾN DẠNG VÀ ỨNG SUẤT CỦA ĐIỆN THOẠI IPHONE 6 PLUS

EFFECT OF TEMPERATURE ON THE DEFORMATIONS AND STRESS OF IPHONE 6 PLUS

Lê Quang Vinh1*, Vũ Quốc Hiến1, Nguyễn Mạnh Cường2, Trần Thanh Đạt2, Vũ Đình Trung2

1 Khoa Cơ khí, trường Đại học Công nghiệp Việt Trì2Viện Cơ khí, trường Đại học Bách khoa Hà Nội


ABSTRACT

Today, the phone companies have been developing smartphones having more powerful configurations and better designs with a increased battery life and a thinner thickness. This development brings tremen-dous challenges in the heat analysis, heat treatment and in providing thermal dissipations on a compact environment. The deformation and thermal stress investigation of a phone is a very complex problem in-volving the structural behavior and thermal-mechanical interaction. In mass production, the industrial softwaresare efficiently used to analyze the mentioned above problems. This study aims at performing simulations, calculations and estimationsof thermal stress and deformations for smartphone iPhone 6 Plus using Ansys software. This article has presented a simulation process for determining the thermal deformation and stress of the smartphone and therefore identifies the largest values of deformation and thermal stresses at dangerous locations which can directly affect to the inside components. Some sugges-tions are given to help designing and optimizing more efficient heat dissipationsbefore manufacturing in order to save costs and shorten production time.

Keywords: smartphone simulation, thermal deformation, thermal stress, thermal-mechanical inter-action, thermal simulatio

1.GIỚI THIỆUSmartphone là phương tiện liên lạc hiện đại

được tích hợp rất nhiều chức năng tiên tiến bao gồm cả chức năng thông tin liên lạc, khả năng tính toán và xử lý đồ hoa. Các nhiệm vụ nặng nề này khiến hệ thống tiêu thụ rất nhiều năng lượng và sinh ra rất nhiều nhiệt lượng. Bài toán phân tích biến dạng và ứng suất nhiệt trong smartphone là một trong những bài toán phức tạp và quan trong nhất khi thiết kế, sản xuất smartphone do việc tìm ra một phương án tản nhiệt tối ưu cho hàng trăm linh kiện trong một không gian chật hẹp rõ ràng là một thách thức lớn cho các nhà sản xuất. Hiện nay, việc khảo sát bài toán biến dạng nhiệt trong smart-phone đang được thực hiện trên các phần mềm mô phỏng kết hợp với các thử nghiệm thực tế. Việc áp dụng các phần mềm mô phỏng đa giup các hang điện thoại tiết kiệm được các chi phí đáng kể về thời gian và công sức thiết kế, rut ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường. Về vấn đề truyền

nhiệt cho điện thoại có thể kể đến nghiên cứu của. B.Jayachandraiah và cộng sự đa khảo sát sự truyền nhiệt của điện thoại Sony Xperia Tipo sử dụng mô hình mô phỏng truyền nhiệt 3D [1]. Gur-rum và cộng sự đa mô phỏng hiện tượng truyền nhiệt do pin của smartphone bằng phương pháp thực nghiệm và đưa ra các kết quả của quá trình truyền nhiệt theo thời gian cho một số linh kiện chính trong điện thoại [2]. Bằng cách chế tạo và gắn thêm một quạt tản nhiệt, Grimes và cộng sự đa đưa ra và thực hiện một phương pháp giảm nhiệt [3]. Trong nghiên cứu được tiến hành bởi Bhagwat và Prasad, một số phương pháp giải quyết bài toán truyền nhiệt cho điện thoại và máy tính bảng đa được tóm tắt và giới thiệu [4]. Gần đây, một nghiên cứu tổ hợp cả về truyền nhiệt bình ổn, truyền nhiệt theo thời gian và bài toán rơi điện thoại đa được thực hiện bởi Raghou và cộng sự [5]. Một mô hình truyền nhiệt khác kết




hợp với thực nghiệm để khảo sát phân bố nhiệt trong điện thoại chịu một nguồn nhiệt duy nhất đa được Luo và cộng sự trình bày [6]. Tuy nhiên, các nghiên cứu trên chi tập trung vào chi một nguồn sinh nhiệt (pin hoặc bo mạch) còn nhiệt trong điện thoại, đặc biệt là tương tác nhiệt-cơ hầu như không được công bố do yêu cầu bảo mật của các hang điện thoại.

Bài báo này xây dựng một quy trình mô phỏng bài toán biến dạng và ứng suất nhiệt cho smart-phone sử dụng mô hình Iphone 6 Plus với hai nguồn nhiệt là pin và chip vi xử lý. Quy trình này gồm hai giai đoạn: đầu tiên cần giải bài toán truyền nhiệt cho smartphong, dữ liệu thu được bài toán truyền nhiệt sẽ là số liệu đầu vào để giải bài toán cơ-nhiệt. Các kết quả thu được của nghiên cứu giup các kỹ sư rut ra được một thiết kế hợp lý, chon vật liệu phù hợp và đưa ra được phương án tản nhiệt hiệu quả hơn. Đặc biệt, nghiên cứu có ý nghĩa quan trong khi có giá trị ứng dụng trong ngành công nghiệp sản xuất smartphone tại Việt Nam khi các hang Viettel, FPT, Bkav... đang bắt đầu nghiên cứu và chế tạo điện thoại.

2. LÝ THUYẾT VỀ TRUYỀN NHIỆTVấn đề truyền nhiệt trong không gian nhỏ bé

của smartphone với các linh kiện ngày càng nhỏ gon là cực kỳ phức tạp. Ở đây, cả ba dạng truyền nhiệt thông dụng đều xảy ra đồng thời: dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ. Trước tiên, ta cần tìm hiểu các công thức ứng dụng để mô phỏng các dạng truyền nhiệt trên.

2.1. Bài toán dẫn nhiệt

Với dạng truyền nhiệt này, phương trình Four-rier được sử dụng để tính dòng nhiệt Q (W) theo công thức: Q T= (1)

trong đó: k - hệ số dẫn nhiệt (W/mK), A- diện tích truyền nhiệt (m2)

2.2. Truyền nhiệt do đối lưu

Xét hiện tượng đối lưu của bề mặt có diện tích A(m), Ts là nhiệt độ ban đầu của bề mặt và T∞ là nhiệt độ bình ổn cuối cùng của cả bề mặt và môi trường. Dòng nhiệt đối lưu được tính theo công thức: Qh = h A(Ts-T∞) (2)

với hệ số đối lưu nhiệt h (W/m2 K) phụ thuộc vào tính chất của hai môi trường truyền nhiệt.

2.3. Truyền nhiệt do bức xạ

Nếu hai bề mặt có nhiệt độ T1 và T2, trao đổi nhiệt bức xạ giữa chung được tính theo công thức:Qr= εσ F12 A1 (3)

Với ε là độ phát xạ của bề mặt 1 và F12 là hệ số tầm nhìn.

2.4. Mô phỏng quá trình truyền nhiệt trên phần mềm công nghiệp Ansys

Do tính chất phức tạp của kết cấu smartphone, nghiên cứu này sẽ sử dụng phần mềm công nghiệp Ansys để giải quyết bài toán khảo sát biến dạng nhiệt do hai nguồn phát nhiệt cho điện thoại Ip-hone 6 Plus là pin và vi xử lý. Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) được sử dụng trong Ansys để giải quyết bài toán đa nêu. Đối với bài toán truyền nhiệt, phương trình ma trận cần giải ở đây có dạng:

(KT+ Kh+ Kr) T = RQ+ Rq+ Rh+ Rr (4)

Trong đó :

KT: ma trận dẫn nhiệt của hệ không kể đến hiện tượng đối lưu và bức xạ

Kh : phần bổ sung do hiện tượng đối lưu vào ma trận dẫn nhiệt chung của hệ

Kr: phần bổ sung do hiện tượng bức xạ vào ma trận dẫn nhiệt chung của hệ

RQ :véc tơ nhiệt lượng do nguồn nhiệt điểm

Rq : véc tơ nhiệt lượng do dòng nhiệt sinh ra

Rh : véc tơ nhiệt lượng do đối lưu

Rr: véc tơ nhiệt lượng do bức xạ

T: véc tơ nhiệt độ cần tìm

3. LÝ THUYẾT BIẾN DẠNG VÀ ỨNG SUẤT NHIỆT

Khi tồn tại sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai điểm trên cùng một vật liệu thì giữa chung tồn tại một năng lượng và năng lượng này gây ra sự biến dạng và ứng suất của vật liệu.Tuy biến dạng và ứng suất của chung gây ra là rất nhỏ nhưng với các thiết bị di dộng ngày càng mỏng và nhỏ gon thì điều đó lại vô cùng quan trong. Nhiệt sẽ luôn tạo ra biến dạng và suất dư trong máy.

3.1. Biến dạng nhiệt của điện thoại

Biến dạng tổng của điện thoại có tính đến biến dạng nhiệt được tính theo công thức :

68




Trong đó:

e = { εxxεyyεzzγxyγyzγzx }T : ten-xơ biến dạng

s = { σxxσyyσzzτxyτyzτzx }T : ten-xơ ứng suất

E : mô đun đàn hồi của vật liệu

G : mô đun trượt

u : hệ số Poisson

a : hệ số gian nở nhiệt của vật liệu

∆T : biến thiên nhiệt độ

Theo công thức này rõ ràng biến dạng thu được là tổng của biến dạng cơ và biến dạng nhiệt

3.2. Ứng suất nhiệt của điện thoại

Ứng suất tổng của điện thoại có tính đến ứng suất nhiệt được tính theo công thức :

Tương tự như biến dạng, ứng suất của điện thoại bao gồm tổng của ứng suất cơ và ứng suất nhiệt.

4. CÁC BƯỚC GIẢI BÀI TOÁN BIẾN DẠNG NHIỆT

Quy trình giải bài toán biến dạng và ứng suất nhiệt cho điện thoại trên phần mềm công nghiệp Ansys bao gồm :

+ Bước 1: Mô phỏng mô hình 3D của điện thoại Iphone 6 Plus trên phần mềm CAD (ở đây là Solidworks) càng chi tiết và càng gần với thực tế càng tốt

+ Bước 2: Nhập mô hình CAD 3D đa xây dựng vào Ansys và chinh sửa mô hình nếu có lỗi. Phần này đòi hỏi nhiều thời gian và kinh nghiệm

+ Bước 3: Chon phần tử cho bài toán truyền nhiệt (phần tử Solid 3D có tính đến nhiệt độ tại các nut)

+ Bước 4: Đặt các điều kiện biên: nguồn nhiệt (pin, vi xử lý), các liên kết giữa các linh kiện, các hình thức truyền nhiệt giữa các linh kiện. Đây là phần dài và khó khăn nhất.

+ Bước 5: Giải quyết bài toán truyền nhiệt bằng PTHH: giải phương trình (4)

+Bước 6: Chuyển kết quả thu được của bài toán truyền nhiệt làm đầu vào giải bài toán biến dạng và ứng suất nhiệt

+ Bước 7: Giải bài toán biến dạng và ứng suất nhiệt bằng PTHH sử dụng công thức (5) và (6)

+ Bước 8: Đánh giá kết quả, rut ra kết luận và khuyến cáo về biến dạng và ứng suất nhiệt

4.1. Mô phỏng 3D Iphone 6 Plus

Dựa trên bản vẽ kỹ thuật của hang, chung tôi đa xây dựng thành công mô hình 3D của Iphone 6 Plusvới 52 chi tiết, rất gần với cấu hình của một

Hình 1. Mô hình chi tiết Iphone 6 Plus

điện thoại thực. Hình 1 thể hiện các linh kiện của điện thoại sử dụng cho bài toán mô phỏng nhiệt, bao gồm hầu hết các chi tiết quan trong nhất để giải bài toán: pin, vi xử lý, khung nhôm, màn hình, bo mạch. Mô hình này sau đó đa được nhập vào Ansys và đa được chinh sửa thích hợp để chuẩn bị giải bài toán truyền nhiệt và bài toán biến dạng và ứng suất nhiệt.

4.2. Vật liệu

Mô hình đa xây dựng sử dụng rất nhiều vật liệu khác nhau cho các linh kiện. Bảng 1 mô tả các thông số của các vật liệu cho bài toán truyền nhiệt trong smartphone và bài toán tương tác nhiệt-cơ.

4.2.1. Kiểu phẩn tử và chia lưới

Với mô hình phức tạp này, việc chia lưới tự động của Ansys giup hạn chế được các sai số do kích thước lưới không phù hợp tại các vị trí góc,

(5)




Trong đó:

e = { εxxεyyεzzγxyγyzγzx }T : ten-xơ biến dạng

s = { σxxσyyσzzτxyτyzτzx }T : ten-xơ ứng suất

E : mô đun đàn hồi của vật liệu

G : mô đun trượt

u : hệ số Poisson

a : hệ số gian nở nhiệt của vật liệu

∆T : biến thiên nhiệt độ

Theo công thức này rõ ràng biến dạng thu được là tổng của biến dạng cơ và biến dạng nhiệt

3.2. Ứng suất nhiệt của điện thoại

Ứng suất tổng của điện thoại có tính đến ứng suất nhiệt được tính theo công thức :

Tương tự như biến dạng, ứng suất của điện thoại bao gồm tổng của ứng suất cơ và ứng suất nhiệt.

4. CÁC BƯỚC GIẢI BÀI TOÁN BIẾN DẠNG NHIỆT

Quy trình giải bài toán biến dạng và ứng suất nhiệt cho điện thoại trên phần mềm công nghiệp Ansys bao gồm :

+ Bước 1: Mô phỏng mô hình 3D của điện thoại Iphone 6 Plus trên phần mềm CAD (ở đây là Solidworks) càng chi tiết và càng gần với thực tế càng tốt

+ Bước 2: Nhập mô hình CAD 3D đa xây dựng vào Ansys và chinh sửa mô hình nếu có lỗi. Phần này đòi hỏi nhiều thời gian và kinh nghiệm

+ Bước 3: Chon phần tử cho bài toán truyền nhiệt (phần tử Solid 3D có tính đến nhiệt độ tại các nut)

(5)Bảng 1. Các vật liệu sử dụng trong điện thoại

Vật liệu Chi tiếtρ

(kg/m3)

K

(W/moK)

Cp

(J/kgoK)

Al7005 Vỏ 2758 237 850Khung 2689 235 951

Gorrila Glass 4 Kính 2420 0,96 840

Silicon Bo mạch 2330 148 712

Acrylic Băng dính 1140 10 1600

Fe-C Ốc vít 7850 60,5 434Lithium Pin 537 85 3560

PCB Khung nhựa 1200 0,2 1250

cạnh. Phần tử Solid3D có tính đến ẩn nhiệt độ tại các nut được sử dụng cho bài toán. Mô hình sau khi chia lưới được biểu diễn trên Hình 2.

Hình 2. Chia lưới Iphone 6 Plus

4.2.2. Nguồn sinh nhiệt và điều kiện biên

Việc phân tích chính xác các nguồn sinh nhiệt và điều kiện biên là rất phức tạp, yêu câu nhiều thời gian, kinh nghiệm và có ảnh hưởng quyết định đến kết quả của phân tích nhiệt.

a. Nguồn sinh nhiệt

Điểm mới của nghiên cứu này so với các nghiên cứu trước là khảo sát đồng thời ảnh hưởng của hai nguồn sinh nhiệt là pin và vi xử lý A8.

b. Điều kiện biên

Về mặt cơ hoc, các chi tiết được liên kết với nhau bởi lực liên kết và lực ma sát. Còn điều kiện biên cho bài toán nhiệt bao gồm:

- Các bề mặt điện thoại có truyền nhiệt đối lưu với môi trường với các thông số: h=50W/m2 và T0=300K và bên trong h= 25W/m2

- Giữa các linh kiện bên trong có hiện tượng

bức xạ nhiệt. Các hệ số bức xạ đa được nhập tương ứng với từng cặp chi tiết

- Các mặt bên ngoài chụi bức xạ nhiệt khi được chiếu sáng bởi ánh nắng mặt trời với các hệ số hấp thu nhiệt khác nhau.

4.3. Kết quả mô phỏngbài toán truyền nhiệt

Sau khi đa chia lưới, nhập các thông số vật liệu và điều kiện biên cùng với các chinh sửa thích hợp, các kết quả thu được về phân bố nhiệt trên toàn bộ điện thoại và các linh kiện quan trong được biểu

Hình 3. Phân bố nhiệt độ trên toàn bộ điện thoại

(a)

(b)

(c)

(d)

Hình 4. Phân bố nhiệt độ trên khung nhôm (a), mặt kính (b),bo mạch (c) và pin (d) của điện thoại

70




Bảng 2. Nhiệt độ lớn nhất và nhỏ nhất trên một số linh kiện của điện thoại

Linh kiệnNhiệt độ (oC)

Nhỏ nhất Lớn nhất

Cả điện thoại 26,85 44,7Khung nhôm 38,37 40,68

Mặt kính 37,32 39,3Bo mạch 38,86 44,7

Pin 38,7 39,2

diễn trên các Hình 3÷4. Các vị trí có nhiệt độ lớn nhất trên các linh kiện cũng được chi ra trên các hình vẽ (mũi tên màu đỏ).

Nhiệt độ lớn nhất và nhỏ nhất trên một số linh kiện của điện thoại được thể hiện ở Bảng 2.

Các kết quả này cho thấy nhiệt độ cao tập trung ở khung nhôm và bo mạch nên việc bố trí lại các linh kiện như tụ điện, bộ nhớ và vi xử lý một cách hợp lý cũng như việc thay đổi vật liệu của khung có thể giup giảm nhiệt trong điện thoại. Vị trí giao nhau giữa pin, khung và bo mạch đòi hỏi các quan tâm đặc biệt về các biện pháp thoát nhiệt. Các biện pháp có thể áp dụng ở đây là dùng khiên nhôm tản

nhiệt, bơm keo tản nhiệt, thay đổi tính chất của các tấm cách và truyền nhiệt hay gắn thêm quạt gió hay làm mát bằng dung dịch đặc biệt.

4.4. Nghiên cứu biến dạng và ứng suất nhiệt của Iphone6Plus

4.4.1. Mô hình mô phỏng của bài toán

Kết quả của bài toán truyền nhiệt là dữ liệu đầu để tính toán biến dạng và ứng suất nhiệt cho Ip-hone6 Plus. Sơ đồ 1 biểu diễn sơ đồ giải quyết bài toán biến dạng và ứng suất nhiệt

Sơ đồ 1. Các bước giải bài toán biến dạng và ứng suât nhiệt

4.4.2 Vật liệu

Các thuộc tính của vật liệu cho trong Bảng 3 dùng để tính chuyển vị và ứng suất của điện thoại.

Bảng 3. Các thuộc tính của vật liệu

Vật liệu Linh kiện Khối lượng riêng kg/m3

Mô đun đàn hồi

GPaHệ số

PoissonMô đun cắt

GPaPCB Khung nhựa 1220 2,4 0,39

Lithium Pin 530 4,9 4,2Fe-C Ốc vít 7850 200 0,3 76,9

Silicon Bo mạch 2329 180 0,2 75Gorrila Glass 4 Màn hình 2440 71,8 0,21 29,6

Hợp kim nhômKhay sim, khiên đỡ cammera

2710 71 0,33 26,6

AL7000Khung

nhôm 2843 71,1 0,33 26,7

4.5 Kết quả mô phỏng

Sau khi thực hiện tính toán trên Ansys các kết quả mô phỏng về biến dạng và ứng suất nhiệt được thể hiện trong các Hình 5.

Trên các hình vẽ ta thấy nhiệt độ đa gây ra biến dạng và ứng suất cho các linh kiện của điện thoại.

Các vị trí biến dạng và ứng suất tập trung ở rìa của các linh kiện nơi nhiệt cần thoát ra bên ngoài. Các giá trị ứng suất và biến dạng lớn nhất và nhỏ nhất của các linh kiện của Iphone 6S được tóm tắt ở Bảng 4.




Hình 5. Phân bố ứng suất và biến dạng trên mặt kính (a), bo mạch (b), khung nhôm (c) và pin (d) của điện thoại

Bảng 4. Ứng suất và biến dạng nhiệt của các linh kiện Iphone 6S

72




Kết quả từ Bảng này cho thấy ứng suất nhiệt của khung nhôm và của bo mạch có giá trị lớn nhất, phù hợp với thuộc tính của các vật liệu. Tương tự, hai linh kiện này cũng có biến dạng lớn nhất do ảnh hưởng của sự gian dài do nhiệt độ. Tuy nhiên, các giá trị ứng suất lớn nhất thu được nhỏ hơn rất nhiều so với ứng suất cho phép của các vật liệu, đảm bảo linh kiện vẫn hoạt động bình thường. Ngoài ra, các biến dạng nhiệt rất nhỏ (cỡ micro mét), không ảnh hưởng đến các linh kiện khác. Điều đó chứng tỏ khi chế tạo Iphone 6S, các kỹ sư đa giải quyết tốt bài toán biến dạng và ứng suất nhiệt và mô hình cùng quy trình tính toán của bài báo là tin cậy, cho ta kết quả gần với thực tế.

5. KẾT LUẬNBài báo đa thành công trong việc đưa ra được

quy trình mô phỏng và tính toán biến dạng và ứng suất nhiệt cho điện thoại. Sau đó, quy trình mô phỏng này được áp dụng để tính toán ứng suất và biến dạng nhiệt cho smartphone Iphone 6 Plus với hai nguồn truyền nhiệt là pin và vi xử lý A8.

Các kết quả thu được đa cho thấy nhiệt độ tập trung chính ở trên mặt kính và bo mạch, đặc biệt là ở vị trị tiếp xuc giao nhau giữa vi xử lý, khung nhôm và pin. Một số gợi ý về biện pháp tản nhiệt như quạt, keo hay khiên tản nhiệt cũng đa được đưa ra nhằm cải thiện khả năng thoát nhiệt của các linh kiện smartphone.

Nghiên cứu này có thể được phát triển cho bài toán nhiệt hoàn chinh khi tính đến tất cả các nguồn sinh nhiệt (pin, bo mạch, vi xử lý, dây dẫn mạch…), bài toán truyền nhiệt theo thời gian, biến dạng các chi tiết do nhiệt hay tối ưu hóa các linh

kiện nhằm giảm nhiệt độ bên trong của smart-phone.


[1]. B. Jayachandraiah «Modeling and Simulation 3D heat Conduction for Xperia Tipo Model Mobile Phone”, International Journal of Engineering Science and Innovative Technology, 2013, 2(6), 446-450.[2]. Siva P. Gurrum, Darvin R. Edwards, Thomas Marchand-Golder, Jotaro Akiyama, Satoshi Yokoya, Jean-Francois Drouard, Franck Dahan “Generic thermal analysis for phone and tablet systems”, IEEE 62nd Electronic Components and Technology Conference, 2012, 1488-1492.[3]. Ronan Grimes, Ed Walsh, Pat Walsh‘‘Active cooling of a mobile phone handset”, Applied Thermal Engineering 30, 2010, 2363-2369[4]. Arpana Bhagwat, Prasad G R‘‘Approaches to Thermal Management in Handheld Devices” A Survey, International Journal of Computer Trends and Technology (IJCTT), 2015, 21(2), 56-60.

[5]. Raghu B C, Anand SNP, P,Vitala H RP “Thermal Flux assessment and Drop test of a smart phone - A case study”, International Journal of Scientific Engineering and Applied Science (IJSEAS), 2015, 1(3), 220-229.

[6]. Zhaoxia Luo, Hyejung Cho, Xiaobing Luo, Kyung-il Cho ‘‘System thermal analysis for mobile phone”, Applied Thermal Engineering 28, 2008, 1889-1895.



NGHIÊN CỨU - TRAO ĐỔI

73

MỘT SỐ SUY NGHĨ VỀ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐÀO TẠO Ở BẬC ĐẠI HỌC

PGS.TS. Nguyễn Xuân Trung

Khoa Hóa, Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội


1. GIỚI THIỆUTrong những năm qua giáo dục, đào tạo đại hoc

nước ta đa đạt được nhiều thành tựu trên bình diện quy mô, loại hình và hình thức đào tạo, đa cung cấp cho xa hội một nguồn nhân lực có trình độ chuyên môn và tay nghề từng bước đáp ứng đòi hỏi của sự nghiệp xây dựng, phát triển đất nước. Tuy nhiên giáo dục và đào tạo đại hoc của nước ta đang đối mặt với thách thức lớn là chất lượng đào tạo thấp.

Ngân hàng thế giới đánh giá chất lượng nguồn nhân lực Việt Nam hiện nay vẫn chưa đáp ứng nhu cầu xa hội. Sinh viên sau khi tốt nghiệp ở các trường đại hoc, cao đẳng không đảm bảo kỹ năng làm việc theo yêu cầu. Chính vì vậy vấn đề nâng cao chất lượng giáo dục, đào tạo bậc đại hoc và Cao đẳng là yêu cầu cấp thiết, là sự sống còn của một trường đại hoc.

2. THỰC TRẠNG Trước khi đưa ra một số giải pháp nâng cao

chất lượng đào tạo, tôi muốn nêu ra một vài thực trạng và nguyên nhân dẫn đến chất lượng đào tạo đại hoc và cao đẳng của chung ta trong thời gian qua chưa đáp ứng yêu cầu.

2.1 Công tác quản ly yếu kém

Việc cho thành lập quá nhiều trường đại hoc đa dẫn đến các trường phải hạ thấp tiêu chuẩn đầu vào để tồn tại. Theo Bộ Giáo dục & Đào tạo tính đến năm hoc 2015-2016 cả nước có 223 trường đại hoc với 1,75 triệu sinh viên và 219 trường cao đẳng với 450 ngàn sinh viên. Hầu hết các tinh, thành đều có ít nhất một trường đại hoc. Điều này dẫn đến vào hoc ở bậc đại hoc trở nên quá dễ dàng đối với moi hoc sinh. Xét về góc độ xa hội làm thỏa man nhu cầu hoc tập của moi người dân. Nhưng đưa đến một hệ lụy cung vượt quá cầu, tình trạng sinh viên sau khi tốt nghiệp không xin được việc làm, giấu bằng đại hoc để xin đi làm công nhân mà báo chí đa một vài lần nhắc tới. Cái goi

là tuyển sinh đầu vào không còn ý nghĩa, gần như mời các em vào hoc đại hoc. Điều này dẫn đến hệ lụy là người hoc không muốn hoc, chẳng cần kiến thức, chi cần có bằng đại hoc để làm vỏ boc cho con đường tiến thân, hay đơn giản có tí danh. Hiếu danh được ngụy trang bằng hiếu hoc. Với nguồn nguyên liệu như vậy làm sao tạo sản phẩm có chất lượng đáp ứng nhu cầu xa hội.

2.2 Đôi ngũ giảng viên đại học chưa đáp ứng yêu cầu

Theo con số của Bộ Giáo dục & Đào tạo hiện có 22.500 giảng viên, trong đó có 3.300 Tiến sĩ chiếm 15%, 2.240 Thạc sĩ chiếm 10%, 75% đại hoc và 7% có hoc hàm phó Giáo sư, Giáo sư. Trong vòng 22 năm kể từ khi Bộ Giáo dục & Đào tạo cho phép các trường đào tạo sau đại hoc thì con số đạt được là 4.278 Tiến sĩ và 9.553 Thạc sĩ, mỗi năm đào tạo được 650 người. Từ các con số nêu trên cho chung ta thấy tình trạng đại hoc dạy đại hoc còn phố biến trong các trường đại hoc ở nước ta. 2.3 Chương trình đào tạo chưa phù hợp

Cấu truc chương trình giảng dạy ở bậc đại hoc của chung ta chưa thật sự chu trong đến khối kiến thức ngành và chuyên ngành. Chương trình nặng lý thuyết, coi nhẹ kiến thức thực hành, vận dụng kiến thức. Việc dạy và hoc không gắn chặt với thực tiễn, thiếu thực chất, thiếu gắn kết đào tạo với nghiên cứu khoa hoc, các kiến thức giảng dạy cho sinh viên nhiều kiến thức kinh điển, thiếu cập nhật kiến thức mới, nhất là lĩnh vực khoa hoc công nghệ. Điều đó dẫn đến sinh viên tốt nghiệp ra trường bắt tay vào công việc cụ thể phải mất vài tháng mới làm quen. Nhiều công ty, xí nghiệp phải tổ chức đào tạo lại sau khi tuyển dụng. Phải chăng chương trình đào tạo trong các trường đại hoc có khoảng cách giữa lý thuyết và thực tiễn. Năng lực ngoại ngữ (tiếng Anh) là một trở ngại lớn khi làm việc với các công ty nước ngoài. Còn một khoảng

74




cách khá xa giữa đội ngũ nhân lực do các trường đại hoc Việt Nam đào tạo so với các nước trong khối ASEAN.

2.4 Phương pháp giảng dạy chậm đổi mới

Phương pháp giảng dạy truyền thống vẫn đang thịnh hành trong các trường đại hoc là thầy giảng, trò ghi. Nhiều năm gần đây do phát triển công nghệ thông tin nên nhiều giảng viên đa sử dụng vào giảng dạy. Tuy nhiên các phương tiện đó chi làm cho bài giảng sinh động hơn, minh hoa hình ảnh thiết bị, sơ đồ rõ ràng hơn, nhưng điều đó không phải đổi mới phương pháp giảng dạy.

2.5 Cơ sở vật chất chưa tương xứng quy mô đào của nhà trường

Nguồn kinh phí đầu tư rất hạn hẹp, nên cơ sở vật chất, nhất là các thiết bị thí nghiệm thiếu và lạc hậu, làm cho sinh viên thiếu hứng thu trong hoc tập, ít nhiều ảnh hưởng đến chất lượng đào tạo. Điều đó dẫn đến hệ lụy sinh viên sau khi tốt nghiệp đến làm việc trong các công ty gặp nhiều khó khăn.

3. GIẢI PHÁPTừ các nguyên nhân dẫn đến chất lượng đào tạo

thấp, tôi xin đưa ra một vài giải pháp nhằm năng cao chất lượng đào tạo ở bậc đại hoc như sau:

3.1 Nâng cao chất lượng đội ngũ giảng viên

Chung ta dễ dàng nhận thấy, con người là yếu tố quyết định hàng đầu chi phối trực tiếp vào quá trình đào tạo trong các trường đại hoc. Ngày nay với một xa hội tri thức, được số hóa với tốc độ cực lớn, khối lượng kiến thức tăng theo cấp số nhân, vì vậy dạy hoc ở bậc đại hoc không còn đơn thuần chuyển giao kiến thức cơ bản, mà còn phải biết hướng dẫn sinh viên định hướng, giup người hoc từng bước rèn kỹ năng tư duy, năng lực thực hành công việc để có thể chủ động giải quyết các công việc thực tế đặt ra sau khi tốt nghiệp. Mỗi giảng viên phải tự mình nghiên cứu hoc tập nâng cao trình độ, kiến thức cho bản thân liên quan đến chuyên môn đang giảng dạy để không bị lạc hậu trong môi trường đại hoc. Người giảng viên phải tự biết năng lực, trình độ của mình và đang đứng ở đâu, từ đó phấn đấu để ngày càng nâng cao trình độ chuyên môn kiến thức mới. Phải lấy chương trình chuẩn quốc tế làm thước đo để hoc hỏi, xây dựng nâng cao chất lượng giảng dạy. Nghiên cứu khoa hoc cũng là một yêu cầu, là hình thức tự đào

tạo và là yêu cầu bắt buộc đối với giảng viên đại hoc. Thông qua nghiên cứu khoa hoc người giảng viên sẽ trưởng thành về moi mặt, được bổ sung kiến thức mới, kiến thức thực tế, làm cho thầy, cô giáo hiểu sâu sắc hơn thực tiễn để vận dụng vào nội dung bài giảng và sẽ tự tin trong giảng dạy, truyền được niềm say mê hứng thu cho người hoc.

Về phía các Nhà trường cần đẩy mạnh công tác đào tạo, bồi dưỡng, đào tạo lại đội ngũ cán bộ giảng viên hiện có nhằm nâng cao chất lượng chuyên môn. Nhà trường cần chủ động mở rộng quan hệ đối ngoại tạo cơ chế thuận lợi để có nhiều giảng viên có điều kiện tham gia các đề tài nghiên cứu khoa hoc với mức độ khác nhau. Nghiên cứu khoa hoc phải được xác định là một nhiệm vụ của người giảng viên Đại hoc.

3.2 Đổi mới nội dung chương trình đào tạo

Chương trình đào tạo phải được đặt ra mục tiêu rõ ràng cho sinh viên sau khi tốt nghiệp; phải thường xuyên cập nhật kiến thức mới, đặc biệt kiến thức liên quan đến thực tiễn; chu trong tính thiết thực của nội dung chương trình và năng lực sinh viên; phát huy tối đa năng lực cá nhân sinh viên, đáp ứng tốt nhu cầu xa hội, nhằm cung cấp nguồn nhân lực chất lượng cao; chu trong thực tập, thực nghiệm, nhằm rèn luyện cho sinh viên kỹ năng, tác phong làm việc chủ động, sáng tạo, làm việc theo nhóm, kỹ năng tổ chức công việc... Trong xu thế toàn cầu hóa và hội nhập, phải có ý thức chủ động từng bước xây dựng chương trình giảng dạy đạt chuẩn quốc tế.

3.3 Đổi mới phương pháp giảng dạy

Khi nói đến đổi mới phương pháp giảng dạy không có nghĩa ta từ bỏ cách giảng dạy cũ “viên phấn và cái bảng”, mà phải tìm cách giảng dạy kiến thức thật cơ bản cốt lõi để sinh viên vận dụng vào thực tế. Giảng viên cần dành thời gian thích đáng để sinh viên tự hoc thông qua làm bài tập, viết tiểu luận, làm sao để kích thích tính tự giác, say mê hoc tập, nghiên cứu khoa hoc. Việc sử dụng công nghệ thông tin trong giảng dạy là cần thiết, nhưng phải nhớ rằng, nếu quá lạm dụng sẽ có tác động ngược lại.

3.4 Cơ sở vật chất trang thiết bị cho giảng dạy và học tập

Cơ sở vật chất, trang thiết bị phục vụ cho giảng dạy và hoc tập của sinh viên góp phần không nhỏ đến việc nâng cao chất lượng đào tạo. Nếu như




75

thiết bị thí nghiệm nghèo nàn, lạc hậu thì đừng nói đến chất lượng đào tạo, nhất là trong xu thế toàn cầu hóa và hội nhập. Nhà trường cần có nguồn kinh phí cần thiết để trang bị thiết bị cho các phòng thí nghiệm, hệ thống giảng đường đạt chuẩn, thư viện điện tử, giáo trình tài liệu để sinh viên được hoc tập trong điều kiện tốt nhất có thể.

4. KẾT LUẬN Nâng cao chất lượng đào tạo ở bậc đại hoc là

một nhiệm vụ cấp thiết trong giai đoạn hiện nay ở nước ta, đặc biệt trong xu thế toàn cầu hóa, hội nhập quốc tế và khu vực. Công việc nâng cao chất lượng đào tạo bậc Đại hoc là nhiệm vụ cực kỳ khó khăn, phức tạp, sản phẩm thu nhận được không thể định lượng trong một sớm, một chiều, mà phải qua một quá trình. Chung ta phải có cái nhìn toàn diện, có đánh giá nghiêm tuc, từ đó mới đưa ra được lộ trình, điều chinh dần các khâu, phát huy mặt mạnh, khắc phục mặt yếu kém trong quá trình tổ chức giảng dạy và hoc tập để nhằm đạt yêu cầu đặt ra.

Để kết thuc, tôi xin trích dẫn ý kiến của GS. Hoàng Tụy về vấn đề chất lượng giáo dục đại hoc Việt Nam: Trước đây nhà trường chăm chu đào

tạo lớp người theo những khuôn mẫu nhất định,

ngoan ngoan và cần mẫn làm việc theo những ước lệ và định chế sẵn, quen được dẫn dắt, bao cấp, làm theo hơn là làm độc lập, suy nghĩ và tự chịu trách nhiệm. Những người mẫu như thế không thể là mục đích đào tạo của nhà trường thế kỷ 21.

TÀI LIỆU THAM KHẢO[1]. Bộ Giáo dục và Đào tạo, Đề án “ Đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục và đào tạo đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện nền kinh tế thị trường định hướng xa hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế”, 2013.[2]. Hoàng Tụy, Cải cách giáo dục. [3]. Nguyễn Văn Tuấn “Chất lượng giáo dục nhìn từ góc độ hội nhập”, thời báo kinh tế Sài Gòn, NXB tổng hợp TP Hồ Chí Minh, 2011.[4]. Tôn Quang Minh, “Chất lượng giáo dục Đại hoc, giải pháp đồng bộ và tổng thể”. Trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu, 2015. [5]. Phan Kiều Linh, Một số giải pháp nâng cao chất lượng đào tạo trong điều kiện hội nhập quốc tế và khu vực, Chuyên san kinh tế và đối ngoại kỳ II.

76




NÂNG CAO KHẢ NĂNG NGHIÊN CỨU VÀ TRIỂN KHAI SẢN PHÂM MỚI CỦA KY SƯ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

PGS.TS. Hoàng Anh Sơn

Viện Khoa học Vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt NamĐiện thoại: 0915149142 Email:[email protected]

1.GIỚI THIỆUCó thể nói, ở đâu có sản phẩm và dây chuyền,

ở đó có việc làm cho Kỹ sư công nghệ Hóa. Hiện nay, ngành Công nghệ Hóa hoc (CNHH) là một trong số bốn nhóm ngành kỹ thuật chủ lực của nước ta, trong thời gian tới nhu cầu nguồn nhân lực ngành công nghệ hóa đòi hỏi một lượng lớn lên đến hàng chục nghìn người/năm. Nhiều công ty nước ngoài đang đầu tư vào Việt Nam đòi hỏi nguồn nhân lực trình độ cao về ngành này. Ở Việt Nam chi có một số trường có khả năng đào tạo kỹ sư công nghệ hóa hoc phù hợp với yêu cầu tuyển dụng của các công ty lớn. Điều này đang đặt ra nhiều cơ hội và thách thức trong việc quản lý đầu ra cho nguồn nhân lực.

CNHH là lĩnh vực đào tạo không thể thiếu trong sự phát triển của đời sống con người: nhóm Chất tẩy rửa (Bột giặt, xà bông, nước rửa chén, nước lau sàn…), nhóm Mỹ phẩm, nhóm Dược phẩm, các lĩnh vực sản xuất nhựa và compozit (chất dẻo, cao su, sơn, keo…), các sản phẩm thuộc silicat và kim loại (gốm sứ, thủy tinh, xi măng, gang - thép…). Đó có thể goi là các lĩnh vực thuộc CNHH truyền thống và chung ta cũng thấy rõ hầu hết moi ngành sản xuất đều cần đến sự tham gia của CNHH.

Hiện nay, một số quan điểm cho rằng lĩnh vực Hoá hoc đang được đào tạo theo xu hướng khoa hoc cơ bản và công nghệ, trong đó đào tạo chuyên sâu về khoa hoc cơ bản thích hợp với công tác nghiên cứu, giảng dạy trong các Viện nghiên cứu, Trường Đại hoc, Cao đẳng, … còn CNHH là đào tạo sâu về các qui trình, thiết bị, nói chung là thiên về mặt kỹ thuật và kỹ sư nông nghệ hoá phù hợp với môi trường làm việc ở trong các nhà máy, xí nghiệp, các cơ sở sản xuất hơn.

Tuy vậy, vấn đề bài báo muốn đề cập đến là một hướng đi mới trong đào tạo Kỹ sư Công nghệ hoá đó là đào tạo sâu về qui trình, thiết bị ngành Hoá kết hợp với nâng cao khả năng nghiên cứu và phát triển công nghệ mới, triển khai sản phẩm mới trong giai đoạn hiện nay.

2. NỘI DUNG2.1 Xu hướng nghiên cứu trong giai đoạn hiện nay

Hiện nay các chuyên ngành thuộc ngành CNHH đang được đào tạo tại Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì bao gồm: Công nghệ Hóa Vô cơ - Điện hóa; Công nghệ các chất Vô cơ; Công nghệ Điện hóa và Bảo vệ Kim loại; Công nghệ Hóa Hữu cơ - Hóa dầu; Công nghệ Vật liệu Polyme - Compozit; Công nghệ Giấy và Xenlulo; Công nghệ Hóa dược; Công nghệ Hóa thực phẩm. Nói chung kỹ sư tốt nghiệp các chuyên ngành này cơ bản có kiến thức chuyên môn tốt, có khả năng làm việc tại các nhà máy sản xuất và một số ít có thể đi sâu vào nghiên cứu hoặc giảng dạy. Vấn đề đổi mới đào tạo để nâng cao khả năng nghiên cứu, phát triển công nghệ mới và triển khai sản phẩm mới cần phải dựa trên các xu hướng mới trong nghiên cứu giai đoạn hiện nay như sau:

2.1.1. Tính liên ngành

Hiện nay, nghiên cứu khoa hoc liên ngành đa trở thành một khái niệm phổ biến, xuất phát từ thực tế ngày càng xuất hiện nhiều vấn đề mới có độ phức tạp cao, đòi hỏi kiến thức của nhiều ngành mới có thể giải quyết được. Ngoài ra, chung ta cũng nhận thấy rằng, ngày nay hầu hết các môn khoa hoc đều đa phát triển xa tới mức chi kiến thức trong một chuyên ngành hẹp của một môn khoa hoc cũng đa rất lớn, phức tạp như liên ngành, đòi hỏi một nhà nghiên cứu phải mất nhiều thời gian mới có thể nắm vững được để có thể thoải mái làm việc và sáng tạo.

Khoa hoc liên ngành thuc đẩy mạnh mẽ sự sáng tạo khi nó đem những kiến thức, kinh nghiệm, kỹ năng của nhiều lĩnh vực khác nhau lại gần nhau. Ngoài việc hoc hỏi lẫn nhau, những hạn chế của một người có thể được phát hiện và khắc phục với những cái nhìn mới từ đồng nghiệp làm việc trong lĩnh vực khác. Tuy nhiên, khi tham gia vào những nghiên cứu liên ngành bắt buộc phải có nhiều kiến




77

thức, kỹ năng hơn so với chi làm việc trong một chuyên ngành hẹp, ngoài ra còn phải có năng lực phối hợp nghiên cứu.

2.1.2 Tiếp cận các hướng nghiên cứu mới, tiên tiến

Có thể thấy, lĩnh vực tổng hợp hữu cơ tinh vi sẽ tiếp tục có sức hut mạnh mẽ các nhà hóa hoc thế giới. Đây là lĩnh vực nghiên cứu rất rộng, nhưng mục tiêu chung là nhằm tạo ra các hợp chất có những tính năng mới hoặc có tính năng tốt hơn so với các hợp chất tương tự thế hệ trước. Ưu tiên hàng đầu có lẽ là các hợp chất có hoạt tính sinh hoc được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực của đời sống, trước hết là trong công nghiệp dược.

Hóa hoc bảo vệ môi trường có rất nhiều vấn đề cần nghiên cứu một cách bài bản để có được những giải pháp hữu hiệu bảo vệ môi trường sống đang ngày càng bị ô nhiễm nặng nề. Nhu cầu phát triển các phương pháp hóa hoc cũng như các phương pháp quang hóa đòi hỏi nhiều công trình nghiên cứu mới có thể phát triển được các hệ thống công nghệ xử lý môi trường hiện đại và tối ưu.

Các quá trình công nghiệp truyền thống cũng cần có những nghiên cứu cơ bản để hoàn thiện hơn nữa, hạ giá thành sản phẩm và góp phần bảo vệ môi trường.

Gần đây, vấn đề hoạt hóa phân tử carbon diox-ide CO2 đa trở nên rất hấp dẫn các nhà hóa hoc, hoặc chuyển thành methanol CH3OH hoặc chuyển thành methan CH4. Nhu cầu chuyển CO2 trở lại thành các hóa chất có ích hoặc ít ra là vô hại đa trở nên bức bách từ khi chất khí tưởng như vô hại này gây tai hoa cho loài người bởi hiệu ứng nhà kính dẫn đến hiện tượng nóng lên toàn cầu. Đây là hướng đi rất lý thu và đang được nhiều phòng thí nghiệm hàng đầu thế giới nghiên cứu. Trong chu trình đi từ CO2 đến hydrocarbon có rất nhiều “công đoạn” đòi hỏi những công trình nghiên cứu hết sức cơ bản, kể cả “công đoạn” chế biến sinh khối và đặc biệt là để sản xuất hydro.

Đặc biệt, có thể nói công nghệ nano là một trong những công nghệ tiên tiến bậc nhất hiện nay và có rất nhiều ứng dụng trong y hoc, điện tử, may mặc, thực phẩm v.v... Trong tương lai, nó có thể chữa được căn bệnh ung thư, tạo ra những bộ quần áo chống bụi bẩn, thậm chí thay đổi cả các loại đồ ăn ... Ứng dụng của công nghệ nano dường như là vô hạn. Dẫu vậy, có thể thấy sự ra

đời cuả các sản phẩm nano phần lớn có sự đóng góp của các kỹ thuật hoá hoc, trong đó phải kể đến phương pháp hóa ướt bao gồm phương pháp thủy nhiệt, sol-gel, và đồng kết tủa. Theo các phương pháp này, các dung dịch chứa ion khác nhau được trộn với nhau theo một tỷ phần thích hợp, dưới tác động của nhiệt độ, áp suất, pH… mà các vật liệu nano được kết tủa từ dung dịch. Sau các quá trình loc, sấy khô, ta thu được các vật liệu có kích thước nano.

Ưu điểm của phương pháp hóa ướt là các vật liệu có thể chế tạo được rất đa dạng, chung có thể là vật liệu vô cơ, hữu cơ, kim loại. Đặc điểm của phương pháp này là rẻ tiền và có thể chế tạo được một khối lượng lớn.

Tiềm năng sử dụng các vật liệu có kích thước nanomet, kể cả các phức kim loại quý hiếm, làm chất xuc tác, nhất là xuc tác bất đối xứng, cho các phản ứng tổng hợp hữu cơ đặc hiệu còn rất lớn. Ở Việt Nam, một số nghiên cứu theo hướng này đa được triển khai và thu được những kết quả ấn tượng. Thực ra thì hóa hoc nano đang mở ra rất nhiều hướng nghiên cứu hấp dẫn, trong đó mục tiêu sử dụng vật liệu nano để hỗ trợ trị bệnh, kể cả các bệnh hiểm nghèo, cũng đa được một số nhà hóa hoc Việt Nam khởi sự và đạt được những thành tựu đáng kể. Một số chất xuc tác, đặc biệt là xuc tác nano và xuc tác phức các kim loại quý đa được chứng minh là có hoạt độ rất cao trong nghiên cứu chuyển hóa CO2 thành các nhiên liệu hoặc hoá phẩm có ích.

Hiện nay tại Việt Nam đa có một số ứng dụng của công nghệ nano trong sản xuất các loại phân bón lá, thuốc trừ nấm bệnh cho cây trồng. Hai nguyên tố được tiếp cận đầu tiên ở dạng nano là nano bạc (Ag) và nano đồng (Cu). Đây là hai nguyên tố có tính chất kháng khuẩn mạnh và càng mạnh hơn khi nó được chia tách thành các hạt có kích thước nanomet. Nhưng trong hai nguyên tố này, có một nguyên tố là thành phần dinh dưỡng của cây và của con người, đó là đồng, cái còn lại (bạc Ag) thì không. Vì thế, đồng ở dạng nano được sử dụng như phân bón lẫn thuốc trừ nấm bệnh, vi khuẩn trên cây trồng, trở thành một loại thuốc bảo vệ thực vật không những không độc hại cho con người và môi trường mà còn giup cung cấp dinh dưỡng vi lượng đồng cho cây với một liều lượng cực nhỏ vừa đủ, giup cây thoát khỏi tình trạng bị ngộ độc do tích lũy đồng dư thừa trong đất.

78




Hình 1. Sơ đồ các phương pháp chế tạo vật liệu nano.

2.2 Khả năng phát triển một số sản phẩm mới

2.2.1 Phát triển sản phẩm ứng dụng trong lĩnh vực y-dược

Nano AgO ứng dụng để khử trùng, diệt vi khuẩn và nấm bệnh. Trong lĩnh vực khử trùng bằng nano bạc phương pháp điều chế nano bạc bằng con đường hóa hoc ngày càng được sử dụng nhiều hơn do không có những đòi hỏi cao về độ đồng đều của phân bố kích thước cũng như độ bền theo thời gian của các hạt nano [1-3]. Theo J. Tay-lor có thể điều chế nano bạc bằng nhiều phản ứng hóa hoc khác nhau [4], sử dụng các hóa chất như:

- Chất tạo nanô bạc: AgNO3, [Ag(NH3)4]+,

AgO;

- Chất ổn định: CTAB, acid citric, cồn, Chi-tosan

- Chất khử: NaBH4, natri citrat, Acid ascorbic, đường glucoza

- Điều chinh pH: CH3COOH, NaOH

Các phản ứng tổng hợp nano bạc có thể tiến hành như sau:

1) Phức [Ag(NH4)4]+ + Citrat + Glucoza →

nano Ag

Thí nghiệm được tiến hành ở nhiệt độ phòng với sự có mặt của chất ổn định là natri citrat. Dung dịch chuyển dần sang màu vàng, và hạt nanô tạo ra có độ bền khá tốt.

2) Phức [Ag(NH3)]+ + polyvinyl pyrrolidone

(PVP) + formaldehyde => nano Ag

Trong thí nghiệm này chất khử là dung dịch focmandehyd có nồng độ mol tương đương nồng độ của dung dịch AgNO3 và tác nhân ổn định nanô bạc là chất hoạt động bề mặt polyvinyl pyrrolidone có trong lượng phân tử trung bình là 40000 Da:

Quá trình tổng hợp nanô bạc được thực hiện như sau. Hòa tan một lượng nitrat bạc vào nước amoniac và thêm vào đó PVP với tỷ lệ mol [PVP]/[Ag+] ≥ 0,1. Khuấy mạnh liên tục khoảng 1 giờ rồi nhỏ từ từ dung dịch focmandehyd cho đến khi dung dịch chuyển thành màu vàng, trong khi khuấy liên tục ở nhiệt độ ~ 400 oC và duy trì giá trị pH 10 ± 0,5. Dung dich nano bạc thu được cho kết tủa với 4 thể tích axeton và ly tâm lấy tủa chứa các hạt nano bạc đa được bao boc xung quanh bởi các phân tử PVP. Các hạt nanô bạc này sau đó có thể được phân tán trở lại vào nước hoặc cồn để sử dụng cho các mục đích khác nhau. Dung dich nano bạc thu được cho kết tủa với 4 thể tích aceton và ly tâm lấy tủa chứa các hạt nano bạc đa được




79

bao boc xung quanh bởi các phân tử PVP. Các hạt nano bạc này sau đó có thể được phân tán trở lại vào nước hoặc cồn để sử dụng cho các mục đích khác nhau.

3) AgNO3 + chitoxan (stabilizer)+ CH3COOH + citric -> nano Ag

Trong phản ứng này acid citric đóng vai trò chất khử và acid acetic – ngăn cản không cho Chi-tosan kết tủa. Phản ứng được tiến hành ở nhiệt độ 100 oC. Dung dịch phản ứng chuyển sang màu vàng ánh nâu và các hạt nano bạc thu được thể hiện tính ổn định cao, phân bố kích thước trong khoảng từ 10 – 50 nm.

Hình 2. Ảnh SEM của mẫu nano bạc được điều chế bằng phương pháp dung dịch nước, sử dụng citrat làm chất khử và chitosan làm tác nhân ổn định:

(AgNO3 + Chitosan) + Citrat

pH = 4,5 - 5,0.

4) AgNO3 + Chitosan (stabilizer) + NaBH4 (chất khử) -> nano Ag

Theo Kamat [1,2,4], chất khử NaBH4 có nhiều khả năng cho ra hạt nano bạc kích thước nhỏ và đồng đều, nếu như chon được các điều kiện thí nghiệm thích hợp. Vì vậy chung tôi đa khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình Hình thành nano bạc trong dung dịch nước, cụ thể là nồng độ ion bạc trong dung dịch ban đầu, tỷ lệ nồng độ mol [NaBH4] : [AgNO3], nồng độ chitosan, nồng độ và tốc độ nhỏ giot của dung dịch NaBH4.

Các vật liệu khử trùng chứa nano bạc đa được đưa vào ứng dụng và nhanh chóng được thừa nhận là một công cụ khử trùng hiệu quả và an toàn. Các bác sỹ lâm sàng thừa nhận rằng bạc có vai trò quan

trong trong việc bảo vệ các vết thương không bị nhiễm trùng cũng như hỗ trợ quá trình phục hồi của vết thương. Thí dụ, ở Mỹ sử dụng hợp chất Ag, Zn-allantoinate dưới dạng kem để diệt khuẩn và nấm trên vết thương, trong khi các nhà nghiên cứu Nhật Bản đa cấy Ag-ZrPO4 vào polyme trên cơ sở olephin nhiệt dẻo để chế tạo sợi tổng hợp kháng khuẩn.

Yêu cầu quan trong đối với băng gạc điều trị vết thương là chung phải kiểm soát được độ ẩm của gạc trong các giai đoạn của quá trình điều trị để hut sạch tiết dịch khỏi khu vực tổn thương. Sự hiện diện của tiết dịch trên bề mặt vết thương là điều kiện lý tưởng để các loài vi khuẩn phát triển. Độ ẩm của băng gạc cũng phải được duy trì tại giai đoạn hồi phục của vết thương nhằm tráng cho chung bị dính chặt vào vết thương. Vì vậy băng gạc phải được thiết kế chế tạo sao cho có đủ khả năng hấp thụ hết tiết dịch nhưng đồng thời luôn có đủ độ ẩm để gạc không bị dính chặt vào lớp da non mới của vết thương. Trong giai đoạn sẹo hóa của vết thương độ ẩm của băng gạc vẫn phải được duy trì.

Một sản phẩm chứa nano bạc khác hiện đa có mặt ngoài thị trường là polyme bot. Trong trường hợp này các hạt bạc được phân bố đều trong các hạt bot, vì vậy các hạt bạc nằm bên trong lớp bot cũng sẽ không được tiếp xuc với bề mặt vết thương.

Một giải pháp được sử dụng là làm băng gạc đa lớp gồm 3 lớp vải với lớp giữa là lớp vải poly-ester không dệt và 2 lớp màng phim polyetylen hai phía. Nano bạc được tẩm vào một hoặc cả hai màng phim polyetylen. Một sản phẩm nữa có thể tìm thấy trên thị trường là gạc chứa lớp than hoạt tính có độ xốp lớn được kẹp giữa hai lớp nilon không dệt có tẩm 220 mg nano bạc.

Cơ chế tác động của các ion bạc lên vi khuẩn được các nhà khoa hoc mô tả như sau: khi ion Ag+ tác dụng với lớp màng của tế bào vi khuẩn gây bệnh nó sẽ phản ứng với nhóm sunphohydril –SH của phân tử men chuyển hóa oxy và vô hiệu hóa men này dẫn đến ức chế quá trình hô hấp của tế bào vi khuẩn:

80




Сác ion bạc còn có khả năng ức chế quá trình phát triển của vi khuẩn bằng cách sản sinh ra ôxy nguyên tử siêu hoạt tính trên bề mặt của hạt bạc: 2Ag+ + O-2 -> 2Ago + Oo

Ngoài nano bạc, bằng phương pháp hoá hoc có thể tổng hợp được nhiều chế phẩm khác có tác dụng phòng ngừa và chữa bệnh cho con người như nano vàng, nano curcumin, vv...

2.2.2 Phát triển sản phẩm ứng dụng trong nông nghiệp

Các nano kim loại Feo, Cuo và Coo, .... tham gia vào nhiều quá trình oxy hóa và khử khác nhau trong thành phần của nhiều enzym và protein phức tạp. Các nhà khoa hoc cho biết, luận chứng khoa hoc của cơ chế ảnh hưởng này là chưa rõ ràng. Tuy nhiên ở đây có nhiều yếu tố liên quan đến cơ chế tác động sinh vật hoc của hàm lượng nano kim loại như là một chất kích thích sinh hoc. Ví dụ, các yếu tố vật lý liên quan đến chuyển hóa khối lượng và hấp thụ; các yếu tố hóa hoc liên quan đến sự hình thành của các phân tử phức tạp bao gồm các loại hợp chất oxy hoạt động và các kim loại thay đổi hóa trị; các yếu tố hóa sinh liên quan đến sự hoạt hóa của các enzym trong phản ứng chuyển hóa [6-11].

Hạt nano kim loại với bề mặt riêng lớn có các nguyên tử và điện tử ở trạng thái đặc biệt sau khi phân tán vào nước bằng sóng siêu âm để tạo chất lỏng huyền phù sẽ tạo ra hoạt tính xuc tác kích thích các tế bào và mô của thực vật [8-12].

Me0 + nH2O = Me(OH)n + ne + nH+ → E = m eV

Như vậy, trước khi gieo hạt, hạt giống được xử lý với chất lỏng huyền phù nano kim loại trong khoảng 12-24 giờ với định lượng từ 20-80 mg/ha. Một số loại hạt giống như bắp cải, đậu tương, củ cải đường, ngô.... sau khi được xử lý với nano kim loại rồi đem gieo trồng cho sản lượng thu hoạch tăng tối đa đến 35% so với đối chứng.

Người ta cũng đa chứng minh được rằng việc xử lý hạt giống bằng hạt nano kim loại trước khi gieo hạt không ảnh hưởng đến hàm lượng kim loại này trong đất trồng và cây trồng. Hàm lượng tuyệt đối của sắt trong cây trồng nằm trong dải từ 51,5- 53,3 mg/kg trong lượng khô trong khi ở cây trồng đối chứng hàm lượng sắt là 53,2 mg/kg trong lượng khô. Đồng và coban trong nghiên cứu cũng cho thấy có hàm lượng khoảng 7,4-8,3 mg/kg và 0,12-0,17 mg/kg trong lượng khô trong khi ở cây

trồng đối chứng lần lượt là 8,2 mg/kg và 0,16 mg/kg trong lượng khô. Các nano kim loại Fe0, Cu0 và Co0 có thể chế tạo được bằng nhiều phương pháp khác nhau tuy nhiên phương pháp khử bằng Hydro cho thấy các nano chế tạo được có độ tinh khiết và hiệu suất khá cao khi dùng Hydro mới sinh của phản ứng điện phân nước [12,13].

Hình 3: Ảnh SEM của các mẫu nano Feo, Cuo và Coo chế tạo được




81

Chế tạo nano kim loại bằng phương pháp khử Oxit kim loại bằng Hydro mới sinh thực hiện khử oxit kim loại tại nhiệt độ phù hợp. Sơ đồ phương pháp khử:

Điện phân nước

↓Khí H2 Bột oxit KL Nguồn 220V ↓ ↓ Điều khiển nhiệt độ

Hut ẩm → Lò phản ứng 400-500 oC → Khí dư, hơi nước ↓ Bột kim loại ↓ Bảo quản 2.2.3 Phát triển các vật liệu nanocompozit ứng dụng trong đời sống và an ninh quốc phòng

Cùng với sự phát triển không ngừng của các ngành khoa hoc và công nghệ trong đó đặc biệt các ngành viễn thông, truyền hình, điện - điện tử và điện công nghiệp đa và đang tạo ra xung quanh môi trường sống của con người các bức xạ điện từ vô cùng phức tạp, có những nguy hại tiềm ẩn đối với sức khỏe của con người [14]. Tác động của điện từ trường lên cơ thể con người thể hiện qua chứng rối loạn chức năng của hệ thần kinh trung ương, cảm giác làm tăng sự mệt mỏi của cơ thể, đau đầu, vv…. Mức độ tác động sinh hoc của các trường điện từ lên cơ thể người phụ thuộc vào tần số dao động, điện trường và cường độ trường, thời gian tác động của nó. Dưới tác động của điện từ trường sự thay đổi diễn ra trong cơ thể con người là thường làm đảo ngược lại các qui luật vốn có [15].

Trong số các vật liệu có khả năng che chắn sóng điện từ có thể vừa đảm bảo được yêu cầu điều chinh mức độ chắn, vừa có phương án thi công đơn giản, tiện lợi tại bất cứ vị trí hay đối tượng cần che chắn nào thì các vật liệu phủ đi từ polymer được xem là lựa chon tối ưu hơn cả. Đặc biệt, từ khi phát hiện ra ống nano cacbon đa có những bước tiến vượt bậc trong vấn đề phát triển ứng dụng lớp phủ loại này. Vật liệu ống nano car-bon (CNTs) bao gồm cả đơn tường và đa tường có các tính chất vật lý vượt trội so với các vật liệu thông thường khác, nhẹ hơn thép 6 lần nhưng lại bền hơn cỡ hàng chục lần, chịu nhiệt độ cao rất tốt, có tính đàn hồi tốt, độ dẫn nhiệt cao … và đặc biệt rất trơ trong các môi trường hóa chất [16].

Do vậy ống nano cacbon đa được sử dụng để chế tạo các vật liệu compozit thế hệ mới cả trên nền polyme và ceramic tạo ra các vật liệu tiềm năng có các tính chất cơ, điện, chắn hoặc hấp thụ sóng điện từ hơn hẳn so với việc sử dụng các chất truyền thống khác như cacbon graphit hay bột kim loại nguyên chất [17-23].

- Chức hóa CNTs:Giai đoạn oxy hóa: CNTs được oxi hóa bằng

hỗn hợp Acid (HNO3 và H2SO4 đậm đặc theo ti lệ 1:3) trong cốc thủy tinh đặt trong máy rung siêu âm thời gian khoảng 3 giờ. Sau đó dùng nước khử ion rửa sạch lượng Acid dư trên CNTs đến trung tính với sự trợ giup của bơm hut chân không. Thu hồi CNTs đa oxihóa (O-CNTs) và đem sấy ở 70 oC, áp suất 100 mBar cho tới khô. Phương pháp oxi hoá này thường gây ra sự đứt gay bề mặt của CNTs, phá vỡ hệ thống điện tử π và bẻ gay liên kết σ để hợp nhất các dạng bề mặt CNTs. Ưu điểm của phương pháp này là cải thiện sự liên kết giữa ống nano và vật liệu nền, nâng cao khả năng phân tán CNTs trong pha nền.

MWCNTs

Giai đoạn chức hóa: CNTs sau oxi hóa tiếp tục được biến tính sâu hơn bằng phương pháp cộng hóa trị chức hóa với các nhóm chức hóa hoc khác nhau. Đối với vật liệu compozit trên cơ sở epoxy, O-CNTs được lựa chon gắn với nhóm chức amin. O-CNTs được khuấy trộn trực tiếp với các phân tử polyamidoamine (PAMAM GO) với ti lệ 2 nhóm cacboxylic Acid/1 phân tử PAMAM trong dung môi axeton với sự trợ giup của rung siêu âm. Nhờ sự tương hỗ điện tử giữa các nhóm cacboxylic Acid này và 4 nhóm amin trong phân tử PAMAM, các nhóm amin sẽ ghép lên trên bề mặt của CNTs [19]. Sau đó

82




- Lớp phủ một thành phần polymetylmetacrylat pha trộn CNTs:

CNTs biến tính bởi phương pháp cộng hóa trị ở giai đoạn 1 (oxi hóa) tạo thành CNTs với các nhóm cacbonyl (–COOH) gắn trên bề mặt ống. Vì vậy chung tương thích rất tốt với nhựa PMMA do có cấu tạo phân tử là các nhóm COO- trong mạch phân tử.

- Vật liệu nanocomposit trên cơ sở nhựa epoxy pha trộn CNTs:

Khác biệt với phương pháp chế tạo lớp phủ một thành phần PMMA ở chỗ CNTs để phân tán vào trong nhựa epoxy cần phải biến tính sâu hơn bằng giai đoạn chức hóa bởi polyamidoamine. Khi đó các nhóm amin gắn trên bề mặt ống không những giup CNTs phân tán tốt trong nhựa nền epoxy mà còn trực tiếp tham gia vào phản ứng khâu mạch của nhựa nền.

Sơ đồ phương pháp:

Các tính chất cơ hoc của lớp phủ PMMA và vật liệu compozit epoxy được cải thiện đáng kể khi có sự có mặt của CNTs. Các giá trị này tăng mạnh nhất trong khoảng hàm lượng CNTs tăng từ 1 đến 10%, sau đó có xu hướng giảm tuy nhiên vẫn tương đối ổn định.

Các lớp phủ PMMA và compozit epoxy bình thường là các vật liệu cách điện tốt. Khi có sự có mặt của CNTs tính dẫn điện của các vật liệu này có sự tăng lên đột biến, cụ thể tăng 10 bậc đối với PMMA và khoảng 6 bậc với epoxy sau khi pha trộn CNTs 1 wt. %. Ở hàm lượng CNTs là 25 wt. % độ dẫn điện của lớp phủ PMMA đạt đến ngưỡng dẫn điện của các vật liệu chắn sóng điện từ lý tưởng. Lớp phủ PMMA pha trộn 25 wt. % CNTs có hiệu lực chắn đạt trên 31 dB, khả năng che chắn trên 99,9%. Vật liệu compozit epoxy pha trộn 30 wt. % CNTs cho hiệu lực chắn khoảng 23

dB, khả năng che chắn đạt trên 99%.

Các lớp phủ và compozit pha trộn ống nano cacbon có khả năng ứng dụng tốt trong việc bảo đảm an toàn phơi nhiễm điện từ trường đối với một số lĩnh vực đời sống và kỹ thuật quốc phòng.

3. KẾT LUẬNCNHH là lĩnh vực đào tạo không thể thiếu trong

sự phát triển của đời sống con người. Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì, tiền thân là Trường Kỹ thuật Trung cấp II (1956), trường Trung cấp Hoá chất (1962), trường Cao đẳng Hoá chất (1997) và Đại hoc Công nghiệp Việt Trì từ năm 2011. Trải qua 60 năm xây dựng và trưởng thành đa đào tạo được trên 90 ngàn cán bộ kỹ thuật và công nhân lành nghề, đặc biệt là trong 36 năm (từ năm 1980) đào tạo kỹ thuật viên cấp cao và cán bộ kỹ thuật có trình độ cao đẳng, nhà trường đa cung cấp nguồn nhân lực có trình độ cao phục vụ ngành công nghiệp và các ngành kinh tế trong cả nước. Ngay từ khi mới thành lập, thực hiện nguyên lý và

phương châm giáo dục của Đảng “Đào tạo phải gắn liền với thực tế sản xuất” và đến nay đội ngũ kỹ sư công nghệ hoá hoc do trường đào tạo luôn hoàn thành tốt các vai trò chi đạo - tổ chức sản xuất, quản lý thiết bị, thiết kế thiết bị - dây chuyền sản xuất, bảo dưỡng máy và thiết bị, vận hành - điều khiển dây chuyền sản xuất tại các công ty sản xuất phân bón hóa hoc (phân đạm, lân, NPK, DAP, SA...), hóa chất, bột màu, xi măng, gốm sứ, gạch, ngói, bê tông, thủy tinh, giấy, sơn, cao su, nhựa, các chất tẩy rửa, thuốc nhuộm, keo dán, dược phẩm, hóa mỹ phẩm, rượu, bia, nước giải khát, đường, bánh kẹo...

Với yêu cầu ngày càng cao của khoa hoc công nghệ và đòi hỏi thực tế của xa hội hiện nay, đào tạo kỹ sư công nghệ hoá hoc vừa phải đảm bảo đào tạo sâu về kiến thức, qui trình, thiết bị ngành hoá đồng thời đào tạo kỹ năng nghiên cứu để kỹ




83

sư công nghệ hoá hoc có thể giải quyết các vấn đề cơ bản trong nghiên cứu khoa hoc, phát triển công nghệ mới, tạo ra các sản phẩm mới có tính đột phá trong các ứng dụng mang tính liên ngành y tế, nông nghiệp và các ngành kỹ thuật khác.


[1]. Z.S. Pillai and P.V. Kamat “What factors control the size and shape of silver nanoparticles in the citrate ion reduction method” J. Phys. Chem. B., 2004, 108, 945- 951.

[2]. P.V. Kamat, M. Flumiani and G.V. Harland “Picosecond Dynamics of silver nanoclusters. Photoejection of electrons and fragmentation” J. Phys. Chem. B., 1998, 102, 3123-28.

[3]. J. Cheng and J. Yan, US patent, 2003, 0185889.

[4]. P.K. Sudeep and P.V. Kamat “Photosentitized growth of silver nanoparticles under visible light irridiation mechanistic investigation” Chem. Mater. 2002, 17, 5404-10.

[5]. J. Taylor “Silver nanoparticle formation and redispersion into various solvents” Mat. Sci. and Eng., Univ. Florida, 2001.

[6]. F. Van Assche, H. Clijsters “Effects of metals on enzyme activity in plants” Plant Cell Environ, 1990, 13, 195-206.

[7]. Petra Marschner “Mineral Nutrition of Higher Plant” The University of Adelaide, Australia.

[8]. G.I. Churilov, S.D. Polishchuk, N.H. Chau “Ecological and biological effects of nanocrystalline metals” The 6th International Workshop on Advaced Materials Science and Nanotechnology - Halong – Vietnam, 2012.

[9]. S.D. Polishchuk, A.A. Nazarova, G.I. Churilov “Biological activity of nanocopper and nanocobalt added to animal fodder ration” The 6th International Workshop on Advaced Materials Science and Nanotechnology - Halong – Vietnam, 2012.

[10]. G.I. Churilov, N.Q. Buu, N.H. Chau “Physiological and biological effects of nanocrystalline metals on maize plant” The 6th International Workshop on Advaced Materials

Science and Nanotechnology - Halong - Vietnam 2012.

[11]. Lai-qing Lou, Zhen-guo Shen, Xiang-dong Li “The copper tolerance mechanisms on the plant from copper-enriched soils” Environmental and Experimental Botany, 2004, 51, 111-120.

[12]. Anh Son Hoang, Que Chi Tran, Phuc Son Le, The Chan Do, Toan Nguyen Thi, Quoc Trung “Preparation and study effects of nano crystal copper (Cu0) on the growth, crop yield of Vietnamese maize species” Proccedings of 7th International workshop on Advanced Materials Science and Technology, 2014, 297-303.

[13]. Archana Agrawal, Sarita Kumari, D. Bagchi, V. Kumar, B.D. Pandey “Hydrogen reduction of copper bleed solution from an Indian copper smelter for producing high purity copper powders” www.science direct.com. Hydrometallurgy 2006, 84, 218-224.

[14]. Реферат на тему ЗАЩИТА ОТ ЭЛЕКТРО МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ, www.super-ember.narod.ru/

[15]. C T Lin, Swanson B, Kolody M, Sizemore C and Bahns J, Prog.Org. Coat. 2003, 47, 190 3.

[16]. A. Makeiff “The Effect of Processing Parameters on the Microwave Absorption by Polyaniline/PMMA Composites” Defence R&D Canada - Atlantic, Technical Memorandum, DRDC Atlantic TM 2004-301, January 2005.

[17]. R. H Baughman, A. A Zakhidov and de Heer W A, 2002, Sci. 297 787

[18]. M. S Dresselhaus, Nature, 2004, 432 959

[19]. J. K Holt et al, 2006, Science, 312 1034

[20]. R Martel, T Schmidt, H R Shea, T Hertel and Avouris P19 Appl.Phys.Lett. 73 2447

[21]. E Minoux et al, NanoLett. 2005, 5 2135

[22]. M .Zhang et al, Science, 2005, 309 1215

[23]. Hoang Anh Son “Electrical conductivity and electromagnetic interference shielding characteristics of multiwalled carbon nanotubes filled polyurethane composite films” Adv. Nat. Sci.: Nanosci. Nanotechnol.2, 2011, 025007,5.

84




ĐỔI MỚI PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY CÁC MÔN LÝ LUẬN CHÍNH TRỊ THỰC TRẠNG VÀ GIẢI PHÁP

Bùi Ngọc Hà

Bộ môn Lý luận Chính trị,Ttrường Đại học Công nghiệp Việt Trì


1. GIỚI THIỆUNhững năm gần đây mặc dù việc đổi mới

phương pháp giảng dạy luôn được tiến hành tích cực trong bộ môn Lý luận chính trị song chất lượng chưa được như mong đợi. Quá trình đổi mới từ phương pháp dạy hoc truyền thống sang có sự hỗ trợ của các sơ đồ mô hình hóa kiến thức hay các phương tiện kỹ thuật phần nào giảm tải được sức lao động, áp lực của người giáo viên khi đứng lớp, đồng thời kích thích được tinh thần hoc hỏi của sinh viên.

2. THỰC TRẠNG2.1. Thực trạng đổi mới phương pháp giảng dạy các môn Ly luận chính trị tại Trường Đại học Công nghiệp Việt trì

Công tác tại bộ môn Lý luận chính trị được hơn 10 năm, tôi đa tham gia rất nhiều cuộc hop tại đơn vị về đổi mới phương pháp giảng dạy các môn khoa hoc Mác - Lênin và triển khai áp dụng nhiều biện pháp trong giảng dạy như dùng những phương tiện hỗ trợ trực quan, chuẩn bị tài liệu bổ sung cho nội dung bài giảng thêm sinh động, minh hoạ bài giảng bằng các ví dụ, tình huống hoặc sự việc cụ thể, tăng cường trao đổi, thảo luận với sinh viên... Cùng với sự phát triển của khoa hoc và công nghệ, những năm gần đây giảng viên trong Bộ môn đa tăng cường sử dụng công cụ hỗ trợ powerpoint, chiếu phim thực tế kết hợp với phương pháp giảng dạy truyền thống là thuyết trình và nêu vấn đề đa đáp ứng được phần nào nhu cầu đổi mới phương pháp giảng dạy của giáo viên. Tuy nhiên, về phía sinh viên các em vẫn chưa có hứng thu với giờ hoc, chưa dành thời gian đầu tư cho các giờ thảo luận, cho các bài tiểu luận. Thực tế trên đa tác động rất nhiều vào tâm lý giáo viên bộ môn Lý luận chính trị nói chung và cá nhân tôi khi đứng lớp. Để giải quyết những vướng mắc về tâm lý nói trên, qua các giờ giải lao tôi đa trao đổi thực trạng này với các giáo viên giảng dạy các môn hoc khác. Kết quả không bất ngờ, các em

cũng có tâm lý chung là vẫn đến lớp, vẫn nghe giảng như bình thường, nhưng phản ứng với các kiến thức nhận được rất thụ động, rất ít sinh viên dành thời gian đầu tư kiến thức cho các bài tiểu luận, bài tập lớn và các bài kiểm tra giữa kỳ.

Đối với sinh viên nói chung, một điều dễ nhận thấy nhất là so với những năm còn hoc phổ thông tâm lý của các em thoải mái hơn, cặp sách nhẹ hơn và thời gian lên lớp cũng tự do hơn, các em bắt đầu biết quan tâm đến vẻ bề ngoài của mình, chămchut hơn về mặt hình thức, do đó trong giờ hoc các em có vẻ rất thờ ở với kiến thức nhưng giờ giải lao các em lại rất hào hứng với các trò chơi âm nhạc, các câu chuyện về gu thẩm mỹ và những kiến thức đời thường. Tình trạng chung của sinh viên hiện nay khi đến lớp là các em thường không đem theo giáo trình, tài liệu hoc tập, không ghi chép và rất ngại tư duy. Mặc dù trong buổi hoc đầu tiên giáo viên đa phổ biến cho sinh viên về giáo trình và tài liệu tham khảo. Tuy nhiên, theo ghi nhận của bản thân tôi thì chi có khoảng 30% số sinh viên trong lớp dùng đến giáo trình, trong giờ hoc sinh viên ngại ghi chép và thông thường hay bị động khi được giáo viên đặt câu hỏi, việc thuyết trình và trả lời câu hỏi của giáo viên đối với các em là rất khó khăn vì các em ngại suy nghĩ và không bao quát được hết toàn bộ vấn đề mình đa trình bày.

Một thực tế nữa cho thấy lâu nay việc hoc các môn Lý luận chính trị đối với sinh viên nói chung là một gánh nặng, đặc biệt đối với sinh viên theo hoc các khối ngành kỹ thuật. Điều đó một phần xuất phát từ tâm lý môn chính, môn phụ từ thời hoc trung hoc phổ thông, từ sự nhàm chán của các môn khoa hoc xa hội và từ tâm lý truyền đi truyền lại giữa các thế hệ sinh viên với nhau về các môn hoc này nên các em không có cảm tình, vì thế không có hứng thu khi hoc.




85

Đối với giáo viên mặc dù đổi mới phương pháp giảng dạy được tiến hành thường xuyên,việc kết hợp giữa các phương pháp giảng dạy như thuyết trình, nêu vấn đề cùng với sự hỗ trợ của các công cụ như powerpoint, chiếu phim thực tế đa làm cho bài giảng được tinh gon hơn, đẹp hơn, sinh động hơn và đỡ nhàm chán hơn. Tuy nhiên, do nhiều yếu tố, phần chuẩn bị và trình chiếu powerpoint đa lạm dụng quá nhiều nội dung nên sinh viên không chu ý đến phần giảng bài. Trên thực tế, cũng có những giáo viên thay đổi bằng các hiệu ứng trình chiếu hoặc giảm tải nội dung để trình bày bằng các slide nên kiến thức thường thiếu tính liên kết và cái nhìn tổng quan. Do đó, có những sinh viên rất chăm chu nghe giảng, chịu khó ghi chép, tích cực phát biểu xây dựng bài nhưng khi tiếp xuc với những câu hỏi mở hoặc những vấn đề mang tính tư duy khái quát cao, sinh viên thường không hiểu hoặc trình bày rất lan man.

Cùng với đổi mới phương pháp giảng dạy, nhằm nâng cao chất lượng đào tạo, giảm bớt tính hàn lâm trong kiến thức giup các em đạt kết quả tốt hơn trong hoc tập. Bộ môn Lý luận chính trị đa nghiên cứu, xây dựng bộ đề ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm cho từng hoc phần của các môn khoa hoc Mác - Lênin, thực hiện đổi mới hình thức thi, kiểm tra đánh giá kết quả hoc tập môn hoc bằng phần mềm testpro. Kết quả cho thấy tỷ lệ sinh viên đạt điểm khá, giỏi tăng, số sinh viên đạt điểm yếu, kém giảm. Kết quả này phần nào đa giup cho các em thay đổi tâm lý, suy nghĩ về các môn Lý luận chính trị khô và khó hoc.

Đa và đang tham gia giảng dạy các môn khoa hoc Mác- Lênin, tôi nhận thấy có một bộ phận sinh viên rất yêu thích các môn Lý luận chính trị, mặc dù vẫn thừa nhận đó là những môn hoc khô khan, cứng nhắc và trừu tượng, nhưng các em quan tâm tới những vấn đề của sự phát triển, các em đoc nhiều, biết nhiều và rất háo hức để chia sẻ những gì mình biết. Tuy nhiên, có một bộ phận sinh viên quan niệm thế nào cũng được, miễn là thi qua, một bộ phận khác nữa lại bàng quang, mất niềm tin, coi việc hoc các môn Lý luận chính trị là có cũng như không... Tôi đa từng gặp những sinh viên như vậy trong các lớp mình đảm nhận giảng dạy và tôi nhận thấy việc đổi mới phương pháp giảng dạy các môn Lý luận chính trị cần phải tiến hành thường xuyên hơn nữa. Việc đổi mới đó không chi đơn thuần là đổi mới phương pháp giảng dạy của giáo viên mà trước hết phải nhằm vào việc đổi

mới tư duy hoc tập của sinh viên để các em có thể trở thành chủ thể thực sự của quá trình dạy hoc và có được hứng thu, niềm đam mê đối với các môn lý luận.

2.2. Phương hướng đổi mới phương pháp giảng dạy

Thường xuyên đặt câu hỏi để sinh viên phải suy nghĩ tìm ý trả lời, sau đó lắng nghe các ý kiến trả lời của sinh viên từ đó đưa ra những đánh giá cho điểm. Kết quả hoc tập thông qua hỏi và trả lời câu hỏi trên lớp sẽ giup cho sinh viên có thêm “động cơ” để hoc tập tích cực hơn. Bên cạnh đó trong khi giảng bài giáo viên nên kích thích sinh viên suy nghĩ bằng cách đưa ra một chủ đề hoặc một vấn đề để sinh viên có những đề nghị hoặc gợi ý giáo viên giải đáp. Bằng cách này, giáo viên có thể làm cho sinh viên cảm thấy mình có liên quan đến bài giảng và thông qua đó giáo viên có thể biết được năng lực của mỗi sinh viên.Chia lớp theo nhóm trong các giờ thảo luận để các em có thể trao đổi thân mật với nhau từ đó tạo ra hứng thu và tăng thêm cơ hội hoc tập lẫn nhau, chia sẻ ý tưởng của nhau cũng là cách giup cho suy nghĩ của các em sắc bén hơn và hiểu biết sâu sắc hơn. Hướng dẫn các em cách đoc sách và khai viên chủ động hỏi những điều mình chưa rõ và sẵn sàng chia sẻ những kiến thức mình đa biết cho moi người, kể cả với giáo viên khi đó việc tương tác giữa sinh viên với sinh viên và giữa giáo viên với sinh viên để tìm ra câu trả lời hoặc giải quyết một vấn đề nào đó sẽ giup cho các em cảm thấy yêu thích môn hoc hơn và chủ động hơn trong giờ hoc.

3. GIẢI PHÁPĐổi mới phương pháp dạy hoc thực chất là để

sinh viên trở thành chủ thể thực sự của quá trình dạy hoc, để các em có được hứng thu và niềm đam mê đối với các môn hoc nói chung và các môn khoa hoc Mác - Lênin nói riêng. Và để các em có thể thoải mái hơn khi lên lớp, thoải mái đóng góp kiến thức và thoải mái vận dụng đầu óc sáng tạo cũng như đam mê của mình vào giờ hoc, tôi xin đưa ra một số giải pháp giáo viên có thể áp dụng trong trong quá trình thực hiện đổi mới phương pháp giảng dạy của mình trong giai đoạn hiện nay.

Thứ nhất: Tăng cường tiếp xuc giữa giảng viên với sinh viên.

Việc tiếp xuc thường xuyên giữa giảng viên với sinh viên là yếu tố quan trong để lôi cuốn sinh viên

86




tham gia hoc tập. Để tăng cường tiếp xuc với sinh viên, giáo viên nên giới thiệu tên với sinh viên, cho sinh viên biết số điện thoại, địa chi email ngay từ buổi lên lớp đầu tiên; nhớ tên của sinh viên càng nhanh càng tốt để goi tên các em trong lớp hoc nhằm tạo ra môi trường hoc tập thân thiện; goi điện cho sinh viên khi thấy sinh viên vắng mặt để hỏi thăm lý do và trao đổi cách khắc phục; lấy thông tin phản hồi từ sinh viên về giờ lên lớp của mình để biết các em đánh giá mình như thế nào từ đó điều chinh kịp thời; tham gia các hoạt động tập thể với sinh viên để tạo cảm giác gần gũi và hiểu các em hơn; luôn lắng nghe những nhận xét và quan điểm của sinh viên, làm cho sinh viên cảm thấy rằng các ý kiến, nhận xét và quan điểm của mình là có giá trị và được tôn trong; sẵn sàng thừa nhận với sinh viên rằng có một số câu hỏi của các em mà mình không trả lời được.

Thứ hai: Đề cao vai trò các hoạt động trên lớp của giáo viên

Trong giờ hoc, giáo viên nên đi lại trong lớp hoc khi nói hay đặt câu hỏi cho sinh viên, việc này giup các em cảm thấy gần gũi hơn trong không gian lớp hoc; trao đổi với sinh viên xem các em mong muốn gì ở giảng viên và bằng cách nào giảng viên có thể đóng góp tốt nhất cho quá trình hoc tập của các em; trả bài kiểm tra, bài tiểu luận... cho sinh viên càng sớm càng tốt trong đó có ghi nhận xét, góp ý vào những nội dung phù hợp, việc làm này sẽ giup các em sớm biết được kết quả hoc tập của mình từ đó có thái độ, động cơ hoc tập đung đắn; dùng nhiều kỹ năng giảng dạy khác nhau, trong đó sử dụng càng nhiều phương tiện nghe nhìn càng tốt; khi nhận được câu hỏi của sinh viên, giáo viên phải đảm bảo rằng câu trả lời của mình sinh viên hiểu được; vì lý do nào đó giáo viên phải nghi giờ lên lớp thì phải thông báo cho sinh viên được biết và nói rõ lý do phải nghi; trong

quá trình dạy nên nhắc nhở sinh viên rằng mình sẵn sàng giup đỡ khi các em cần; có cách động viên đối với những sinh viên hoc không tốt hay những sinh viên có hiện tượng bỏ hoc nhiều. ể có động cơ tích cực hoc tập, sinh viên phải tự ý thức được và nhận thức được rằng hoc trước hết là cho bản thân mình, các em phải biết rèn luyện việc tự hoc và duy trì việc tự hoc suốt đời. Muốn vậy, việc đổi mới phương pháp giảng dạy của giáo viên phải hướng tới mục tiêu trang bị cho sinh viên cách hoc để các em có thể tự cập nhật kiến thức thường xuyên và liên tục.

4. KẾT LUẬN

Mục đích đổi mới phương pháp giảng dạy là phát huy mạnh mẽ tính chủ động, tích cực của sinh viên. Muốn công tác này có hiệu quả cao thì việc khai thác triệt để công nghệ thông tin trong quá trình dạy và hoc là hết sức cần thiết, nhất là trong thời đại công nghệ thông tin hiện nay. Mặt khác, phải xuất phát từ đặc điểm của sinh viên, nếu các em đến từ các tinh trung du, miền nui, lại đến từ các xa đặc biệt khó khăn và theo hoc các khối ngành kỹ thuật thì trong giảng dạy giáo viên phải coi đây là những nét đặc thù để thực hiện đổi mới phương pháp giảng dạy. Đáp ứng được những đòi hỏi nêu trên, yêu cầu người giảng viên phải có tâm huyết, giành nhiều thời gian và công sức nâng cao trình


[1]. Giang Bách “Giảng đường đại hoc Việt Nam thế kỷ 21”, 2008, Vietimes.http://cnts.hua.edu.vn

[2]. Trần Lê Hữu Nghĩa “Dạy và hoc theo quan điểm hoc suốt đời”, 2008, http://cnts.hua.edu.vn

[3]. Đỗ Quốc Bảo “Hoc tập là mục tiêu tự thân”, Hà Nội ngàn năm, 2008, http://cnts.hua.edu.vn.




87

DẠY HỌC THỰC HÀNH TƯƠNG TÁC ẢO “HỌC PHẦN MẠNG MÁY TÍNH” THEO HƯỚNG TIẾP CẬN CÔNG NGHỆ VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU

Nguyễn Quốc Khánh, Lê Thanh Tâm

Khoa Công nghệ Thông Tin, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì

Điện thoại: 0985748925 Email:[email protected]

1. GIỚI THIỆUQuan điểm dạy thực hành là “cầm tay chi việc”

trên thiết bị thực ở phòng thực hành là không phù hợp với một số hoc phần chuyên ngành công nghệ thông tin nói chung và hoc phần mạng máy tính nói riêng. Bởi vì để thực hành thiết kế hệ thống mạng cần có một phòng thực hành có nhiều máy tính, có đầy đủ các thiết bị mạng. Khi sinh viên thực hành sẽ tốn kém chi phí về vật liệu, điện và hao mòn máy móc. Khi thực hành sinh viên khó có cài nhìn tổng thể về hệ thống. Việc thực hành như vậy chi giup sinh viên biết làm theo bài thực hành Giảng viên đa chuẩn bị sẵn, khó để sinh viên phát triển và sáng tạo do muốn thay đổi mô hình cần phải di chuyển vị trí máy móc rất mất nhiều thời gian và đây là việc không được phép theo quy định của phòng thực hành.

Yêu cầu đặt ra đối với hoc phần thực hành mạng máy tính là: Nhận dạng thiết bị, thiết kế sơ đồ vật lý, thiết kế sơ đồ logic của hệ thống mạng LAN. Phần nhận dạng thiết bị sinh viên có thể tự lĩnh hội thông qua video, hình ảnh đa có sẵn trên mạng internet hoặc qua thiết bị thực một cách dễ dàng. Phần thiết kế sơ đồ logic, sơ đồ vật lý và Demo là vấn đề rất khó để sinh viên thực hành thành thạo qua thiết bị thực. Việc nghiên cứu và sáng tạo ra những phương án lắp đặt khác nhau

khó có thể thực hiện do phải phụ thuộc vào sinh viên khác trong giờ thực hành khi mỗi người sử dụng một máy tính.

Mặt khác sau khi ra trường đi làm thực tế, trước một bài toán cụ thể sinh viên chi có thể thiết kế trên giấy phân tích dựa trên cơ sở lý thuyết để chứng minh thiết kế của mình là đung còn để chứng minh trên thiết bị thực là không thể bởi luc đó không có thiết bị để demo. Thậm chí việc đưa ra nhiều phương án khác nhau và chứng minh được sự tối ưu của nó là rất khó khăn tước khách hàng. Từ vấn

đề thực tế nêu trên, chung tôi đưa ra một mô hình dạy hoc thực hành hoc phần mạng máy tính trên phần mềm tương tác ảo theo hướng tiếp cận công nghệ và định hướng nghiên cứu cho người hoc.

2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU2.1. Các khái niệm cơ bản

2.1.1. Dạy học thực hành kỹ thuật theo tiếp cận tương tác

Dạy hoc thực hành kỹ thuật theo tiếp cận tương tác là dạy hoc lấy người hoc làm trung tâm, trong đó diễn ra các hoạt động tương tác đa dạng ở môi trường dạy hoc được tổ chức phù hợp, đòi hỏi người hoc chủ động, tích cực và tự lực giải quyết các nhiệm vụ thực hành. Người dạy đóng vai trò là người tổ chức môi trường dạy hoc và hỗ trợ, tư vấn cho người hoc [1].

2.1.2. Dạy học tương tác ảo, công nghệ dạy học tương tác ảo

Dạy hoc tương tác ảo là dạy hoc: theo tiếp cận khoa hoc thần kinh về hoc và dạy, coi quá trìnhdạy hoc là quá trình tương tác đặc thù (tương tác xoay quanh bộ máy hoc) giữa bộ ba tác nhân – người hoc, người dạy và môi trường – trong đó, người hoc là trung tâm, người dạy là người hướng dẫn, giup đỡ và môi trường có ảnh hưởng tất yếu. Với công nghệ dạy hoc tương tác trong đó tương tác bằng máy tính và mạng, với người hoc là trung tâm, ngày càng phổ biến [2].

Công nghệ dạy hoc tương tác ảo là công nghệ dạy hoc theo tiếp cận sư phạm tương tác trong môi trường mô phỏng bằng máy tính và mạng [3].

2.1.3. Dạy học hướng nghiên cứu

Dạy hoc hướng nghiên cứu là dạy hoc với chiến lược sư phạm thích hợp nhằm hình thành và phát triển ở người hoc động cơ, phương pháp và về

88




phát hiện và giải quyết vấn đề, dẫn đến sáng tạo có hiệu quả trong thực tiễn hoạt động của mình [4].

2.1.4. Dạy học theo tiếp cận công nghệ

Dạy hoc theo tiếp cận công nghệ là dạy hoc nhằm đạt hiệu quả tối đa theo tiêu chí qui định, nhờ tận dụng phương tiện, phương pháp và kĩ năng cho phép [5].

Theo định nghĩa đây là quá trình dạy hoc đảm bảo người dạy cũng như người hoc không chi làm được mà còn làm tốt công việc được giao, theo tiêu chí qui định. Đòi hỏi người dạy cũng như người hoc phải có kĩ năng sử dụng hợp lí các phương tiện và phương pháp có thể có trong công việc được giao.

2.2. Dạy học thực hành tương tác ảo theo tiếp cận công nghệ và định hướng nghiên cứu

2.2.1. Định nghĩa

Từ những khái niệm đa nêu trên chung tôi đưa ra định nghĩa như sau:

Dạy hoc thực hành tương tác ảo theo tiếp cận công nghệ và định hướng nghiên cứu là dạy hoc lấy người hoc làm trung tâm, trong đó diễn ra các hoạt động tương tác trong môi trường máy tính và mạng nhằm đạt hiệu quả tối đa theo tiêu chí quy định nhờ tận dụng phần mềm tương tác ảo. Ở đó người dạy đóng vai trò là hướng dẫn giup đỡ; người hoc chủ động tích cực, tự lực giải quyết vấn đề thực hành dẫn tới sáng tạo có hiệu quả trong công việc thực tế đặt ra.

2.2.2. Đặc điểm

Từ định nghĩa trên chung ta thấy những đặc điểm cơ bản sau:

Quá trình tương tác được thực hiện qua phần mềm dạy hoc trên máy tính và mạng chứ không phải trên vật thật trong thực hành truyền thống.

Vai trò của người dạy là hướng dẫn người hoc sử dụng phần mềm và định hướng phương án để giải quyết nhiệm vụ thực hành đặt ra. Người hoc tích cực, chủ động và thoải mái thực hiện trên phần mềm, có thể thử sai nhiều lần tùy ý mà không sợ nguy hiểm và tốn kém từ đó hoàn thành được nhiệm vụ thực hành đặt ra.

Do được làm nhiều lần trên phần mềm tương tác cho nên người hoc không những chi biết làm mà còn làm thành thạo mà không mất nhiều thời gian đi thực hành. Giảng viên có thể cung cấp miễn phí

phần mềm này cho sinh viên cài đặt trên máy tính cá nhân của mình hoặc đưa lên mạng. Sinh viên có thể thực hành ở nhà tùy thích mà không phải chờ đến giờ thực hành. Như vậy, sinh viên có thể thử nghiệm những sáng tạo của mình tùy thích cho tới khi khám phá ra cái mới. Đặc biệt, sau khi ra trường đi làm sinh viên có thể sử dụng phần mềm này để nghiên cứu, ứng dụng và giải quyết những nhiệm vụ đặt ra trong thực tế.

2.3. Dạy học thực hành học phần mạng máy tính

2.3.1. Phần mềm dạy học tương tác ảo Cisco Packet Tracer

Packet Tracer là phần mềm giả lập hệ thống mạng máy tính từ nhà phát hành Cisco thường được sử dụng để hoc tập và giảng dạy dành cho sinh viên các trường đại hoc. Đặc biệt, ứng dụng này được cung cấp miễn phí cho các trường lớp theo hoc chương trình mạng của Cisco. Với phần mềm này, người hoc có thể mô phỏng tương đối chính xác hệ thống mạng trên thực tế với rất nhiều giao thức hỗ trợ đi kèm.

Hình 1. Giao diện phần mềm Packet Tracer

2.3.2. Hướng dẫn sử dụng và download Packet Tracer

Tham khảo [6]2.3.3. Thực hành ảo với Packet Tracer

Bài thực hành: Xây dựng một phòng mạng LAN gồm 10 máy tính theo mô hình mạng hình sao.

Nhiệm vụ thực hành: Thiết kế sơ đồ đấu nối vật lý: đấu nối máy tính với thiết bị trung tâm bằng dây dẫn; Thiết kế sơ đồ logic: đưa ra phương án và




89

thực hành đánh địa chi IP cho các máy tính, kiểm tra sự kết nối giữa các máy.

Theo phương pháp hướng dẫn thực hành truyền thống: Để hoàn thành được bài thực hành này giảng viên phải chuẩn bị thiết bị một phòng thực hành gồm: 10 máy tính PC; Một thiết bị kết nối trung tâm hình sao (Switch tối thiểu là 16 cổng); 10 đoạn dây cáp xoắn đôi có bấm đầu theo dạng cáp thẳng.

Tiến hành thực hành: Giảng viên yêu cầu lần lượt từng sinh viên một thực hành theo sự hướng dẫn của giảng viên. Đấu nối lần lượt từng máy tính với thiết bị trung tâm bằng đoạn cáp thẳng; Đánh địa chi IP lần lượt cho từng máy tính theo phương án sinh viên đa chon, dùng lệnh ping trên từng máy tính để kiểm tra sự kết nối có kết nối hay không.

Để hoàn thành được bài thực hành này cho một sinh viên ít nhất phải mất 10 phut, như vậy một ca thực hành 120 phut chi thực hiện được 12 sinh viên /1 lần.

Hơn nữa khi thực hành sinh viên có những thắc mắc như là: liệu dùng cáp chéo có đấu nối được hay không, hoặc khi một máy đánh sai địa chi hoặc sai mặt nạ thì điều gì xảy ra? Nếu dùng phương án đánh địa chi khác có được không (dùng lớp A, lớp B, lớp C)? Để giải quyết thắc mắc này chi có một cách duy nhất là làm thử và kiểm tra như vậy mất rất nhiều thời gian, giảng viên khó có thể đáp ứng được yêu cầu của sinh viên do kế hoạch thực hành đặt ra đa đăng ký với phòng thực hành.

Theo phương pháp thực hành tương tác ảo: Giảng viên chuẩn bị cài đặt phần mềm Packet Tracer lên tất cả máy tính phòng thực hành.

Tiến hành hướng dẫn: Mỗi sinh viên ngồi một máy tính, số sinh viên hướng dẫn trong một ca bằng số lượng máy tính của phòng máy. Giảng viên sử dụng máy chiếu để hướng dẫn sinh viên sử dụng phần mềm để thiết kế theo yêu cầu bài toán đặt ra.

Thiết kế đấu nối vật lý: Giảng viên hướng dẫn sinh viên cách lấy ra thiết bị trung tâm, cách lấy ra máy tính và cách đấu nối bằng cáp thẳng giữa máy tính và thiết bị trung tâm và định hướng cho sinh viên cách thiết kế, đấu nối vật lý mạng hình sao với 10 máy tính. Sinh viên quan sát và theo định hướng của giảng viên để thiết kế, đấu nối thành mạng hình sao trên phần mềm đa cài trên máy tính

của mình: Kết quả đạt được ví dụ như Hình 2.

Hình 2. Sơ đồ đấu nối vật lý phòng mạng LAN 10 máy tính

Thông qua điểm tròn ở đầu kết nối báo màu xanh sinh viên sẽ biết rằng việc kết nối bằng cáp thẳng là đung kỹ thuật. Sinh viên thắc mắc nếu dùng cáp chéo đấu nối thì sao? Để giải quyết thắc mắc này sinh viên có thể thử thay một kết nối bằng cáp chéo (ví dụ kết nối của máy tính thứ 02), kết quả điểm tròn ở đầu kết nối báo mầu đỏ, kết nối sai kỹ thuật (hình 3).

Sinh viên có thể thử sai tùy ý với các máy tính khác nhau.

Hình 3. Máy tính 02 sử dụng sai cáp nối

Thiết kế đấu nối logic- đánh địa chi IP: Trên cơ sở định hướng của giảng viên sinh viên lựa chon địa chi IP và đánh địa chi cho các máy tính theo nguyên tắc: Các máy tính trong cùng mạng có cùng địa chi mạng và khác địa chi mạng, và có thể dùng địa chi của lớp A hoặc lớp B hoặc lớp C. Sinh viên tiến hành đánh địa chi IP cho các máy

Ví dụ: Sử dụng địa chi lớp C với phần địa chi mạng là 192.168.5 còn phần địa chi trạm là 1,2,3,…, 254 thu được kết quả như sau: Máy tính 01: 192.168. 5.1; máy tính 02: 192.168.5.2; máy tính 0: 192.168.5.3; máy tính 04: 192.168.5.4; máy tính 05: 192.168.5.5; máy tính 06: 192.168.5.6;

90




máy tính 07: 192.168.5.7; máy tính 08: 192.168. 5.8; máy tính 9: 192.168.5.9; máy tính 10: 192.168.5.10;

Hình 4. Thông báo 02 máy tính thông nhau của lệnh Ping

Sinh viên tiến hành kiểm tra việc sử dụng như trên có được không bằng cách: Chon máy tính – chon mục Destop – chon biểu tượng Command Prompt- gõ lệnh Ping địa chi của máy tính khác trong mạng. Ví dụ tại máy tính 01 gõ lệnh Ping 192.169.5.2 (kiểm tra kết nối tới máy tính 02) kết quả thu được như Hình 4.

Theo kết quả máy tính 01 và máy tính 02 đa thông mạng, như vậy phương án dùng địa chi với 02 máy tính là đung, tương tự kiểm tra các kết nối khác.

Những vấn đề sinh viên đặt câu hỏi như: Nếu 02 máy có cùng địa chi trạm thì sao? Hai máy khác địa chi mạng thì sao? để giải quyết vấn đề này sinh viên sẽ tự mình kiểm chứng bằng phần mềm theo cách sau:

Đặt 02 máy trùng địa chi: Máy tính 01: 192.168.5.1; Máy tính 02: 192.168.5.1

Từ màn hình Command Prompt của máy tính 01 gõ lệnh ping 192.168.5.1 kết quả như hình 5.

Hình 5. Thông báo 02 máy tính không thông nhau của lệnh Ping

Với thông báo trên sinh viên tự tìm ra câu trả lời: khi 02 máy tính trùng địa chi thì mạng sẽ không kết nối.

Tương tự với việc dùng khác địa chi mạng sinh viên cũng tự tìm ra câu trả lới: khi 02 máy tính có địa chi mạng khác nhau thì mạng sẽ không kết nối.

Như vậy, ở đây vởi việc thử sai trên phần mềm sinh viên sẽ tự tìm ra lời giải đáp. Sinh viên có thể đưa ra nhiều những câu hỏi khác nhau và sẽ có lời giải đáp khi tương tác tùy ý với phần mềm. Việc đặt ra vấn đề và tự giải quyết vấn đề giup sinh viên phát triển tư duy sáng tạo của mình.

Sinh viên có thể đưa ra nhiều phương án lắp đặt khác nhau và tự kiểm chứng kết quả thông qua tương tác tùy ý với phần mềm. Kết quả sau mỗi buổi thực hành sinh viên không những biết làm và làm thành thạo và giải đáp được nhiều thắc mắc của mình. Mặt khác, một giờ thực hành hướng dẫn được nhiều sinh viên, như vậy đa đạt được hiệu quả tối đa theo tiêu chí đặt ra của một giờ thực hành.

Trên cơ sở giải quyết bài toán trên sinh viên có thể giải quyết bài toán khác cùng loại như là phòng mạng có số máy tính khác 10, hoặc có thể tự nghiên cứu để giải quyết bài toán lớn hơn như thiết kế mạng cho một doanh nghiệp, hệ thống mạng MAN, WAN... Đặc biệt sau khi ra trường có thể sử dụng phần mềm này để giải quyết các bài toán thực tế đặt ra. Điểm khác biệt là sinh viên có thể giải quyết vấn đề trên ở moi luc moi nơi trên phần mềm ở máy tính của mình chứ không phải ở phòng thực hành.

3. KẾT LUẬNTrên đây là phần mềm chung tôi đa nghiên cứu

và áp dụng vào giảng dạy thực hành hoc phần mạng máy tính tại trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì và đa đem lại hiệu quả cao. Trong khuôn khổ của bài báo này thông qua một bài thực hành chung tôi đa chứng minh được thực hành thông qua phần mềm tương tác ảo sẽ đem lại hiệu quả tối ưu và phát triển được năng lực sáng tạo cũng như giup sinh viên có khả năng tự nghiên cứu để giải quyết yêu cầu thực tiễn đặt ra. Bài báo này có thể làm tài liệu tham khảo cho các giảng viên giảng dạy thực hành hoc phần mạng máy tính chuyên ngành Công nghệ thông tin.




91


[1]. Nguyễn Cẩm Thanh, “Dạy hoc thực hành kỹ thuật theo tiếp cận tương tác trong đào tạo giáo viên công nghệ”, Luận án tiến sỹ giáo dục, trường đại học sư phạm Hà Nội, 2015.

[2]. Nguyễn Xuân Lạc, “Công nghệ dạy hoc tương tác ảo”, Tạp chí Thiết bị giáo dục, 2015, 122 và số 123.

[3]. Nguyễn Xuân Lạc, Trần Kim Tuyền, “Lý luận và công nghệ mô phỏng trong dạy hoc hình

hoc hoa hình và vẽ kỹ thuật”, Tạp chí Khoa học ĐHSPHN, 2014, 2, 112–124.

[4]. Nguyễn Xuân Lạc, Phạm Hồng Hạnh, “Dạy học hướng nghiên cứu bằng công nghệ dạy học tương tác ảo”, Tạp chí Thiết bị giáo dục, 2015, số đặc biệt.

[5]. Nguyễn Xuân Lạc, Tăng Văn Hoàn, “Tiếp cận công nghệ trong dạy hoc Cơ hoc ứng dụng”, Kỷ yếu Hội nghị toàn quốc về Giảng dạy các môn Cơ học, ĐHSPKT TpHCM, 2013, 30 – 36.

92



MỤC LỤC

Khoa học & Công nghệ

Tạp chí

Số đặc biệt 2016

MỤC LỤCTIN TỨC - SỰ KIỆN


KHOA HOC HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Gặp mặt cựu hoc sinh - sinh viên Trường Đại hoc Công nghiệp Việt TrìCác hoạt động trong chương trình tình nguyện của sinh viên Trường Đại hoc Dongshin - Hàn quốc tại Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì

Tân sinh viên khóa 2016 “dâng hương tưởng nhớ các Vua Hùng” Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì tổ chức hội nghị tổng kết năm hoc 2015 - 2016 và khai giảng năm hoc 2016 - 2017 Lễ công bố quyết định bổ nhiệm Phó hiệu trưởng Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì Hội nghị khoa hoc chào mừng kỷ niệm 60 năm truyền thống đào tạo Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì Gặp gỡ giao lưu nữ cán bộ, viên chức chào mừng ngày Phụ nữ Việt Nam 20-10 Hội diễn nghệ thuật quần chung Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì năm 2016

Trường Đại hoc Công nghiệp Việt Trì 60 năm xây dựng và phát triển

Sự hình thành stereocomplex giữa các dẫn xuất polylactide bằng phương pháp inkjet printing Nghiên cứu thành phần hóa hoc và khảo sát hoạt tính sinh hoc của tinh dầu sả chanh cymbopogon citratus Tổng hợp vật liệu nano lõi-vỏ, song tinh bậc 5 cấu truc hình sao biển Ảnh hưởng của điều kiện nung đến cấu truc tinh thể, kích thước hạt và hoạt tính quang xuc tác của vật liệu nano Mn-Tio2

Nghiên cứu khả năng kích thích vi sinh vật của muối guanibiphos trong xử lý hiếu khí nước thải công nghiệp Xác định hàm lượng magie, canxi trong lá chùm ngây bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tửNghiên cứu tính chất điện hóa của vật liệu oxit hỗn hợp mangan-sắt ứng dụng trong siêu tụ Quan sát tại chỗ phản ứng của carbon và Fe3Ctrong nano carbon onions dưới tác dụng của chùm điện tử năng lượng cao Xây dựng hệ thống tự động giám sát cảnh báo và vận hành tự động cho hồ thủy lợi trên địa bàn tinh phu tho Thiết kế bộ điều khiển thông minh cho bộ điều tốc turbine-máy phát thủy điện Phương pháp độ cứng động lực cho phân tích dao động tự do của các vỏ côn - trụ - côn composite kết nối Ảnh hưởng của nhiệt độ đến biến dạng và ứng suất của điện thoại iphone 6 plus

Một số suy nghĩ về giải pháp nâng cao chất lượng đào tạo ở bậc đại hoc Nâng cao khả năng nghiên cứu và triển khai sản phẩm mới của Kỹ sư Công nghệ Hóa hoc Đổi mới phương pháp giảng dạy các môn Lý luận Chính trị -thực trạng và giải pháp Dạy hoc thực hành tương tác ảo “hoc phần mạng máy tính” theo hướng tiếp cận công nghệ và định hướng nghiên cứu

4

45

5

6

677

8

15

21

26

3034

38

43

47

51

56

6066

7376

84

87


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP


Cấp Trình độ Ngành, Chuyên ngành

Đại học

1. Ngành Hóa học

- Hóa Phân tích

- Hóa ly

- Hóa sinh ứng dụng

- Hóa học vật liệu

2. Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học

- Công nghệ các hợp chất vô cơ

- Công nghệ điện hóa và bảo vệ kim loại

- Công nghệ hữu cơ-hóa dầu

- Công nghệ giấy và xenlulô

- Công nghệ vật liệu Polime và Composit

- Công nghệ vật liệu silicat

- Công nghệ Hóa dược

- Công nghệ hóa môi trường

- Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa

học-thực phẩm

- Máy và thiết bị công nghệ hóa chất-dầu khí

- Công nghệ hóa thực phẩm

3. Ngành Công nghệ kỹ thuật môi trường

- Quản ly môi trường

- Công nghệ môi trường

4. Ngành Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

Ngành Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

- Điều khiển tự động

- Tự động hóa công nghiệp

- Đo lường-Điều khiển công nghiệp

5. Ngành Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

- Điều khiển tự động

- Tự động hóa công nghiệp

- Đo lường-Điều khiển công nghiệp

6. Ngành Công nghệ kỹ thuật cơ khí

- Công nghệ chế tạo máy

- Công nghệ hàn

- Công nghệ kỹ thuật máy công cụ

- Cơ khí hóa chất

- Công nghệ sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị cơ khí

7. Ngành Công nghệ thông tin

- Công nghệ phần mềm

- Hệ thống thông tin kinh tế

- Mạng máy tính

- An toàn thông tin

- Khoa học máy tính

8. Ngành kế toán

- Kế toán tổng hợp

- Kế toán hành chính sự nghiệp

- Kế toán doanh nghiệp công nghiệp

- Kế toán thương mại, dịch vụ

- Kế toán kiểm toán

9. Ngành Quản trị kinh doanh

- Quản trị kinh doanh tổng hợp

- Quản trị kinh doanh du lịch –khách sạn

- Quản trị maketing

- Thương mại quốc tế

- Quản trị doanh nghiệp công nghiệp và xây dựng

- Quản trị nhân sự

10. Ngành Ngôn ngữ Anh

11. Ngành Công nghệ Sinh học

- Công nghệ sinh học môi trường

- Công nghệ sinh học thực phẩm

Cao đẳng (CĐ)

1. Ngành kỹ thuật phân tích

- Phân tích nhiên liệu, nguyên liệu và kiểm tra chất lượng sản phẩm

- Phân tích môi trường

- Phân tích dược phẩm và xét nghiệm y tế

- Phân tích Hóa mỹ phẩm, lương thực thực phẩm

2. Ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học

- Công nghệ các hợp chất vô cơ cơ bản

- Công nghệ điện hóa

- Công nghệ phân khoáng

- Công nghệ vật liệu silicat

- Công nghệ hóa môi trường

- Công nghệ lọc –hóa dầu

- Công nghệ các hợp chất hữu cơ cơ bản

- Công nghệ hóa dược

- Máy và thiết bị hóa chất-hóa dầu

3. Ngành Công nghệ vật liệu

- Công nghệ hóa nhựa

4. Ngành Công nghệ kỹ thuật vật liệu xây dựng

5. Ngành Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

- Tự động hóa xí nghiệp công nghiệp

- Điện công nghiệp và dân dụng

- Điện tử công nghiệp

6. Ngành Công nghệ kỹ thuật cơ khí

- Công nghệ chế tạo máy

- Cơ khí hóa chất

- Công nghệ sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị cơ khí

- Công nghệ hàn

- Công nghệ kỹ thuật máy công cụ

7. Ngành Công nghệ Cơ – Điện tử

8. Ngành Công nghệ thông tin

- Công nghệ phần mềm

- Mạng máy tính

- Hệ thống thông tin

9. Ngành Kế toán

- Kế toán tổng hợp

- Kế toán hành chính sự nghiệp

- Kế toán doanh nghiệp công nghiệp

- Kế toán kiểm toán

10. Quản trị kinh doanh

- Quản trị kinh doanh tổng hợp

- Quản trị kinh doanh du lịch –khách sạn

- Quản trị maketing

- Thương mại quốc tế

11. Tài chính-ngân hàng

- Tài chính doanh nghiệp

- Quản ly tài chính công

- Ngân hàng

- Thuế

12. Việt Nam học

- Nghiệp vụ hướng dẫn du lịch

Trung cấp1. Hóa phân tích

2. Công nghệ hóa silicat

3. Công nghệ hóa hữu cơ

4. Công nghệ hóa vô cơ

5. Cơ khí hóa chất

6. Công nghệ thông tin

7. Điện công nghiệp và dân dụng

8. Kế toán

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌht tp: / /vu i . edu .vn /

CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO

MỘT SỐ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU HIỆN ĐẠI

Thiết bị đo phổ hấp thụ nguyên tử AAS Thiết bị đo phổ hấp thụ phân tử UV-VIS

Hệ thống điều khiển quá trình và SCADA

Thiết bị cô quay chân khôngThiết bị sấy phun

Máy tiện CNC Thiết bị chuân độ tự động T50

Máy phay CNC

scientific and technological review

Documents