Biến vật liệu cách điện thành sản phẩm dẫn điện

Lâu nay chúng ta vẫn có thói quen sử dụng các kim loại như vàng, bạc, đồng, nhôm để làm vật liệu dẫn điện, trong khi đó các loại dây này hoàn toàn không có tính đàn hồi, nếu được sử dụng trong các trường hợp có độ rung lắc nhiều thì chúng rất dễ bị gãy.

Nhận thấy được những điểm yếu này, từ đầu năm 2010, ThS Hoàng Hải Hiền cùng nhóm cộng sự của mình đã bắt đầu phát triển ý tưởng làm vật liệu dẫn điện từ cao su thiên nhiên. Đây là một nghiên cứu hoàn toàn mới mà trước đó chưa có một tổ chức hay cá nhân nào thực hiện. Vì vậy nếu thành công sẽ tạo ra một bước đột phá mới trong sự phát triển khoa học của tỉnh Bình Phước. Đầu tiên, ThS Hiền và nhóm cộng sự đã sử dụng 68,75% cao su thiên nhiên NR được blend hóa với 31,25% cao su SBR trên máy trộn hở trong thời gian 30 phút, đồng thời kết hợp thêm một vài hợp chất hóa học như ZnO, DPG, TMTD, MBT, Lưu huỳnh (S), Axit Stearic ( CH3-(CH2)16-COOH ). Mẫu thử sau khi được cán lại tiếp tục được cho vào khuôn tạo mẫu tiêu chuẩn, ép trên máy ép lưu hóa CURE PRESSING trong thời gian khoảng 7 phút, áp lực 700 Psi, nhiệt độ khuôn là 150 ^othu được tấm cao su mẫu kính thước 20x20. Có được mẫu cao su này chỉ là bước đầu, nhóm nghiên cứu của ThS Hải lại tiếp tục tạo mẫu đo cơ bằng máy dập mẫu bằng tay. Đem các mẫu chế tạo được chế hóa với các chất tăng cường dẫn điện theo phương pháp doping hóa với các dòng thời gian khác nhau. Bằng phương pháp này, nhóm nghiên cứu đã thu được các mẫu để tiến hành xác định tính chất cơ lý như độ dãn dài, độ khánh xé, độ cứng, qua đó có thể đo được chỉ số điện trở và tính toán điện suất suất.

Tất cả các mẫu khảo sát tính chất cơ lý tại các thời điểm đều được ThS Hiền và nhóm cộng sự ghi chép đầy đủ để đánh giá. Từ bảng khảo sát, ThS Hiền nhận thấy tại các thời điểm từ 1 đến 9 phút có sự biến đổi về điện trở suất, điện trở suất giảm rất mạnh trong khoảng thời gian từ 1 phút đến 5 phút. Sau 5 phút, điện trở suất bắt đầu giảm chậm và không đáng kể vào thời điểm 8 phút. Ứng suất kéo tăng, độ kháng xé giảm và bắt đầu giảm mạnh vào thời điểm 5 - 6 phút, độ cứng tương đối đều hơn. Theo tính toán của ThS Hiền: “Qua quá trình nghiên cứu, nên dừng ở quá trình chế hóa bằng phương pháp doping ở thời điểm 5 phút là hợp lý nhất. Bởi vì tại thời điểm đó bắt đầu điện trở suất bắt đầu có sự giảm chậm, đặc biệt là sự lão hóa học của các mẫu thử sau thời điểm 5 phút là quá nhanh làm mất đi các tính chất quý của sợi dây chế tạo được”. Cũng theo ThS Hiền, bước đầu sản phẩm này đã khả năng dẫn được dòng điện có hiệu thế 220V, đầu vào cường độ dòng điện đạt tối đa 1mA và thấp sáng được khoảng 100 bóng LED.

Cho đến nay sản phẩm vẫn đang được ThS Hiền và nhóm nghiên cứu tiếp tục đầu tư thêm nhưng có thể thấy rằng khả năng ứng dụng vào đời sống là rất cao. Nếu chế tạo thành công, sản phẩm này sẽ là một bước tiến lớn cho ngành công nghiệp chế tạo vật liệu vì đã tìm ra được một loại vật liệu mới thay thế cho nguồn vật liệu thông thường đang ngày một khan hiếm và giá thành cao. Trong khí đó, Việt Nam nói chung và Bình Phước nói riêng đang đứng đầu về sản xuất cao su thiên nhiên. Đây là nguồn nguyên liệu rất dồi dào để có thể phát triển sản phẩm theo hướng này.

Tuy đề tài nghiên cứu này được Ban giám hiệu trường Cao đẳng Công nghiệp cao su tạo điều kiện rất nhiều trong quá trình thực nghiệm nhưng hiện nay điều khó khăn nhất đối với ThS Hiền và nhóm cộng sự là vấn đề kinh phí để tiếp tục phát triển hoàn thiện sản phẩm. Trước mắt, ThS Hiền đã đem nghiên cứu của mình tham gia Hội thi Sáng tạo kỹ thuật tỉnh Bình Phước lần thứ I, với mong muốn qua hội thi sẽ tìm được một doanh nghiệp hoặc một cá nhân nào đó có thể hợp tác để nâng cao tính ứng dụng của sản phẩm.