Vật liệu tiên tiến: chìa khóa cho các phát triển ứng dụng công nghệ cao

Thứ tư - 30/07/2025 15:08

Ngày nay, các vật liệu mới, vật liệu tiên tiến đang có những đóng góp quan trọng mang tính cách mạng góp phần cho sự phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ. Chúng ta thử điểm qua những đóng góp này để có thể tìm kiếm những vật liệu và ứng dụng và nơi chúng ta có thể bắt tay vào nghiên cứu.

Vật liệu tiên tiến: chìa khóa cho các phát triển ứng dụng công nghệ cao

Vật liệu tiên tiến đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực của đời sống và công nghiệp, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, cải tiến công nghệ và thúc đẩy sự phát triển bền vững. Trong lĩnh vực bán dẫn, với các vật liệu bán dẫn (như silicon và graphene) là nền tảng của ngành điện tử, giúp phát triển vi mạch, cảm biến và thiết bị điện tử thông minh. Hay các siêu vật liệu (metamaterials) mở ra khả năng chế tạo các thiết bị quang học, ăng-ten và hệ thống vô tuyến tiên tiến. Trong ngành công nghiệp chế tạo như trong hàng không vũ trụ cần có các vật liệu composite nhẹ và siêu bền giúp giảm trọng lượng và tiêu hao nhiên liệu của máy bay; trong ngành công nghiệp ô tô cần có các vật liệu tiên tiến như hợp kim nhôm, sợi carbon giúp tăng độ bền, giảm trọng lượng và cải thiện hiệu suất xe; trong ngành xây dựng cần các bê tông cường độ cao, gạch nano, kính thông minh giúp nâng cao độ bền và tính thẩm mỹ của các công trình. Tăng cường hiệu suất và tiết kiệm năng lượng như trong ngành năng lượng tái tạo có các vật liệu quang điện giúp tăng hiệu suất pin mặt trời, vật liệu siêu dẫn hỗ trợ truyền tải điện không tổn hao; trong lĩnh vực cách nhiệt và lưu trữ năng lượng có các vật liệu aerogel có khả năng cách nhiệt cực tốt, pin lithium-ion cải tiến giúp lưu trữ năng lượng lâu hơn; hay các vật liệu có khả năng phân tách nước tạo hydrogen cho ra đời loại nhiên liệu xanh tuyệt đối. Trong lĩnh vực y học và sinh học như các vật liệu sinh học tiên tiến như hydrogel, polyme sinh học hỗ trợ phát triển y học tái tạo và cấy ghép nhân tạo hay các hệ thống phân phối thuốc dựa trên vật liệu nano giúp tăng hiệu quả điều trị và giảm tác dụng phụ. Trong bảo vệ môi trường như các vật liệu xanh, có thể tái chế như nhựa phân hủy sinh học giúp giảm ô nhiễm nhựa hay các vật liệu hấp thụ CO₂ giúp giảm hiệu ứng nhà kính và bảo vệ môi trường. Chính vì vậy có thể nói vật liệu tiên tiến đóng vai trò cốt lõi trong sự phát triển của khoa học, công nghệ và công nghiệp. Việc nghiên cứu và ứng dụng các loại vật liệu mới không chỉ nâng cao chất lượng cuộc sống mà còn thúc đẩy sự phát triển bền vững trên toàn cầu.
Nhóm chuyên môn Hóa Vô cơ và Vật liệu tiên tiến thuộc Khoa Hóa học tập trung nghiên cứu chế tạo và ứng dụng các vật liệu nano, vật liệu tiên tiến với mục tiêu:
(1) nghiên cứu xây dựng và hoàn thiện các công nghệ, các quy trình sản xuất, chế tạo các vật liệu tiên tiến bằng phương pháp và kỹ thuật hóa học. Các vật liệu hướng đến có tiềm năng ứng dụng cao, có các tính chất hóa học, tính chất vật lý đặc biệt (quang, điện, từ), đang được tập trung nghiên cứu trên thế giới;
(2) các ứng dụng các vật liệu này để tích hợp vào các công nghệ, các thiết bị ứng dụng để phục vụ các nhu cầu quan trọng của cuộc sống (tập trung vào 05 lĩnh vực ứng dụng chính: năng lượng, sinh học, nông nghiệp, bán dẫn và môi trường).
Các hướng nghiên cứu phát triển triển vật liệu mới, vật liệu nanô, vật liệu tiên tiến, vật liệu chức năng nhằm hướng tới các ứng dụng chủ yếu, bao gồm:

- Chế tạo cảm biến sinh học, hóa học điện hóa

- Cảm biến sinh học, hóa học dựa trên kỹ thuật plasmonics và so màu

- Chế tạo chip, hệ vi lưu để tích hợp vào các hệ thống đo, hệ cảm biến

- Chuyển hóa chất độc hại, CO₂ và xử lý môi trường

- Ứng dụng vật liệu tiên tiến trong lĩnh vực sản xuất và lưu trữ năng lượng

- Ứng dụng các vật liệu tiên tiến cho một số lĩnh vực khác như dẫn thuốc, y sinh

Với sự đa dạng của vật liệu và kết hợp với công nghệ chế tạo vật liệu, tất cả đang chờ những sinh viên yêu thích khoa học vật liệu, hóa học khám phá và kết hợp chúng để tạo ra các cấu trúc vật liệu mới với nhiều tính chất khoa học lý thú và những ứng dụng tuyệt vời từ đó có thể tạo ra những sản phẩm ứng dụng mới nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống, cải thiện môi trường và phát triển bền vững.