Start
End
Với sự miệt mài nghiên cứu và sự kế thừa các kết quả trong nhóm nghiên cứu ASPEI trước đó, ba sinh viên Khoa Vật lý kỹ thuật và công nghệ nano gồm sinh viên Đặng Hữu Vinh, Đặng Tuấn Đạt, Vũ Hữu Nhật Tâm đã phát triển thành công thiết bị đo lường tiên tiến, đa chức năng cho giám sát nước, ứng phó với xâm nhập mặn và đạt giải Nhất tại hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học cấp Trường, đồng thời được đề cử tham dự giải thưởng sinh viên nghiên cứu khoa học cấp Bộ Giáo dục và đào tạo.
Những chia sẻ của sinh viên Đặng Hữu Vinh, đại diện nhóm nghiên cứu cho thấy đam mê nghiên cứu khoa học cùng sự nỗ lực của từng thành viên trong nhóm từ quá trình nghiên cứu đến giai đoạn hoàn thành thiết bị đo lường tiên tiến, đa chức năng ứng dụng vào hoạt động sản xuất nông nghiệp.
Nhóm nghiên cứu khoa Vật lý kỹ thuật và công nghệ nano đạt giải Nhất (đứng từ thứ 2 đến thứ 4, bên phải ảnh) tại hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học cấp Trường
Xuất phát từ lý do nào các thành viên trong nhóm nghiên cứu lựa chọn nghiên cứu sản phẩm ứng dụng vào sản xuất nông nghiệp?
Trong suốt quá trình nghiên cứu, dù các thành viên của nhóm nghiên cứu là những sinh viên khác ngành học, nhưng chính đam mê nghiên cứu và mục tiêu cùng tạo ra sản phẩm ứng dụng thực tiễn trong sản xuất nông nghiệp là cầu nối, động lực để nhóm thành công hoàn thành thiết bị đo lường tiên tiến, đa chức năng cho giám sát nước, ứng phó với xâm nhập mặn.
Những ngày đầu tiên tham gia nghiên cứu cùng thầy cô khoa Vật lý kỹ thuật và công nghệ nano tại phòng thí nghiệm, các thành viên trong nhóm nhận thấy những năm gần đây các hiện tượng tiêu cực như xâm nhập mặn với tần suất nhiều hơn và kèm theo sự gia tăng của các thiên tai, triều cường kéo dài đã gây ra những ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống sinh hoạt cũng như các hoạt động sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản hay cơ sở hạ tầng, giao thông đường bộ, v.v. Trước thực trạng trên, việc nghiên cứu, phát triển và chế tạo thiết bị phân tích độ mặn, độ dẫn và nồng độ ion có thể lắp đặt trên các ao hồ để phục vụ nuôi trồng thủy hải sản hoặc tại các khu vực cửa sông, cửa biển để quản lý môi trường nước, cảnh báo về nguy cơ ô nhiễm nguồn nước xả thải hay những tác động xấu của hiện tượng xâm nhập mặn do biến đổi khí hậu gây ra là hết sức cần thiết. Đây được cho là một trong số các giải pháp phòng-ngừa hữu hiệu được đưa ra.
Tuy nhiên, các sản phẩm trên thị trường hiện nay hầu hết là các sản phẩm cảm biến chủ yếu nhập khẩu nước ngoài được mua về lắp ghép với giá thành, chi phí cao khó thay thế sửa chữa và bảo trì. Chưa kể, các loại cảm biến tiếp xúc này còn dễ bị ăn mòn, hư hại do bị ion hóa và khó khắc phục một cách hiệu quả.
Xuất phát từ những thực tế này, các thành viên trong nhóm nghiên cứu đặt ra bài toán nghiên cứu chế tạo từ cảm biến, mạch đo, thu nhập tín hiệu và hiển thị dữ liệu thông tin để làm chủ hoàn toàn công nghệ. Còn yêu cầu của sản phẩm công nghệ cần độ chính xác, độ ổn định cao, khả năng mở rộng tốt, chi phí sản phẩm tốt hơn so với sản phẩm thương mại. Sau khi lựa chọn được bài toán thực tiễn, nhóm nghiên cứu đã “bắt tay” vào việc lên kế hoạch triển khai nghiên cứu với sự đồng hành của giảng viên khoa Vật lý kỹ thuật và công nghệ là TS. Bùi Đình Tú và ThS. Nguyễn Đăng Cơ.
Sản phẩm thiết bị đo lường của nhóm nghiên cứu có những đặc điểm nổi bật như thế nào so với sản phẩm trên thị trường?
Ngay từ khi bắt đầu nghiên cứu, các thành viên trong nhóm luôn đặt mục tiêu tạo ra sản phẩm công nghệ ứng dụng thực tiễn. Và mục tiêu này là kim chỉ nam trong suốt quá trình nghiên cứu của nhóm và được nhóm nghiên cứu đưa vào từng công đoạn nghiên cứu như ứng dụng công nghệ, giá thành, phương pháp hoạt động…
Về công nghệ, nhóm nghiên cứu áp dụng những kỹ thuật tiên tiến đối với cảm biến sử dụng công nghệ từ trường đo độ muối mà không cần tiếp xúc trực tiếp; sản phẩm đưa ra kết quả chính xác, nhanh chóng tương đương với các sản phẩm trên thị trường, đặc biệt là tiết kiệm năng lượng với khả năng tự duy trì năng lượng.
Vì hệ thống được chế tạo với các nguyên vật liệu có giá thành rẻ, có sẵn tại Việt Nam nên chi phí sản xuất sẽ thấp hơn. Từ đó, khi thương mại hóa sản phẩm giá bán sẽ thấp hơn so với thị trường hiện nay. Điểm nổi bật của sản phẩm này chính là việc cảm biến không tiếp xúc trực tiếp với nước muối sẽ tránh được sự ăn mòn, hỏng hóc và nâng cao độ bền, tuổi thọ, độ tin cậy của sản phẩm. Đặc biệt, sản phẩm made in Việt Nam nên sẽ dễ dàng cho việc sử dụng và bảo trì, cũng như tích hợp với hệ thống hiện có để phục vụ cho nhu cầu truy cập, phân tích dữ liệu. Đồng thời, cảm biến được chế tạo với dải đo tương đối rộng có tiềm năng lớn trong việc sử dụng để làm cảm biến độ dẫn, đo nồng độ ion qua việc điều chỉnh mạch đo, code xử lý.
Sản phẩm nghiên cứu có thể cung cấp với phạm vi và thị trường trong và ngoài nước với hai đối tượng tiếp cận chính:
- Ứng dụng cho chủ hộ chăn nuôi trồng thủy hải sản: Bộ cảm phân tích độ mặn, độ dẫn và nồng độ ion có thể lắp đặt trên các ao hồ để phục vụ nuôi trồng thủy hải sản quan sát các dữ liệu quan trọng về nước như: độ mặn, độ pH, độ đục trong v.v… và có thể theo dõi, điều chỉnh từ xa các thành phần đó để thích hợp với từng loại thủy hải sản.
- Ứng dụng cho các cơ quan quản lý về môi trường: Hệ thống các cảm biến tại các khu vực cửa sông, cửa biển để quản lý môi trường nước, cảnh báo về nguy cơ ô nhiễm nguồn nước xả thải hay những tác động xấu của hiện tượng xâm nhập mặn do biến đổi khí hậu gây ra.
Kết quả thử nghiệm thiết bị đo các chỉ số về nhiệt độ, nồng độ ion và độ mặn
Để cho ra đời sản phẩm công nghệ, các thành viên nhóm nghiên cứu đã vượt qua những khó khăn như thế nào trong trong quá trình triển khai nghiên cứu?
Dựa trên sự định hướng và hỗ trợ của các giảng viên hướng dẫn, cùng sự cố gắng của mỗi thành viên, nhóm đã có thể hoàn thành xuất sắc đề tài nghiên cứu, đạt được những kết quả tốt và học hỏi được nhiều kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình nghiên cứu khoa học. Sản phẩm của nhóm nghiên cứu yêu cầu kiến thức có tính liên ngành cao, các lĩnh vực cụ thể như: vật lý (phần lý thuyết, nguyên lý cảm biến); điện tử (phần chế tạo mạch đo, xử lý tín hiệu, truyền phát); cơ kỹ thuật (thiết kế hệ thống kết cấu phao nổi, khung vỏ) và cả công nghệ thông tin (phần mềm xử lý thông tin, website hiển thị) v.v… Mỗi thành viên trong nhóm với lợi thế riêng lại thấy mình phù hợp với từng yêu cầu, lĩnh vực cụ thể của bài toán đưa ra.
Tuy nhiên, khó khăn lớn nhất nhóm gặp phải trong quá trình nghiên cứu là về phần nghiên cứu chế tạo cảm biến yêu cầu độ chính xác rất cao trong dải đo 0-4 g/l (>4g/l là thành phần muối trong 1 lít nước ngọt được coi là nước bị xâm nhập mặn) và các dải đo sau đó cũng không hề dễ dàng. Sau đó, việc thu tín hiệu từ cảm biến cũng như xử lý các tín hiệu đấy cũng cản trở nhóm trong một khoảng thời gian tương đối dài.
Để khắc phục được các khó khăn đó thì các thành viên đã dành ra 3 buổi gặp nhau trực tiếp mỗi tuần để thực nghiệm hướng đi mới, tham khảo nhiều nguồn kiến thức do các anh chị khóa trước nghiên cứu. Ngoài ra, nhóm chủ động phân chia công việc mỗi cá nhân tại phòng thí nghiệm và sau giờ học để có thêm thời gian làm việc trực tuyến với nhau.
Song song với việc nghiên cứu và học tập, các thành viên trong nhóm cũng chú ý cân bằng giữa thời gian làm việc và nghỉ ngơi, thư giãn.
Trải qua những khó khăn trong nghiên cứu đã giúp các thành viên trong nhóm có cơ hội khám phá lĩnh vực mới, phát triển ý tưởng và kiên trì trước mục tiêu đặt ra. Qua đó, mỗi sinh viên được áp dụng kiến thức nền tảng vào việc giải quyết các bài toán thực tiễn. Đó là điều cả nhóm luôn tự hào khi tham gia nghiên cứu khoa học nói chung và hoàn thành sản phẩm thiết bị đo lường nói riêng.
Trong tương lai, nhóm nghiên cứu tiếp tục phát triển sản phẩm như thế nào để tranh tài tại cuộc thi sinh viên nghiên cứu của Bộ Giáo dục và đào tạo?
Hiện tại, sản phẩm của nhóm nghiên cứu đã có khả năng tự động thu thập dữ liệu chính xác 0.5% để phân tích và gửi thông tin các dữ liệu lên website hiển thị về độ mặn, độ dẫn và nồng độ ion. Trong tương lai, nhóm nghiên cứu sẽ tiến hành cải tiến, phát triển sản phẩm về nhiều mặt như chế tạo ra cảm biến dải đo rộng hơn kết hợp phát triển mạch đo chính xác hơn, nhỏ gọn hơn. Nhóm nghiên cứu vẫn đang tiếp tục nâng cấp sản phẩm với các thế hệ tiếp theo. Với việc làm chủ công nghệ nhóm sẽ tiến hành khảo sát nhiều mẫu cảm biến cũng như tìm hiểu cách thức xử lý tín hiệu nhận được trên mạch đo để gia tăng độ chính xác phép đo, giải đo, độ nhạy v.v… Phát triển hệ thống sử dụng nguồn năng lượng tái tạo trực tiếp trên hệ phao nâng đỡ nhỏ gọn, tối ưu nhất có thể.
Bằng những thành quả trong nghiên cứu với sản phẩm thực tiễn, nhóm nghiên cứu hi vọng sẽ truyền lửa đam mê nghiên cứu để những sinh viên khóa sau có thể tiếp nối những kết quả này, tạo ra những sản phẩm công nghệ tiên tiến hơn nữa. Nghiên cứu khoa học sẽ giúp sinh viên tích lũy được nhiều kinh nghiệm, kỹ năng quý báu cho nghề nghiệp trong tương lai và ngày càng đam mê, yêu thích mái trường Công nghệ hơn.
Cảm ơn những chia sẻ của sinh viên Đặng Hữu Vinh cùng các thành viên trong nhóm nghiên cứu, góp phần tạo thêm động lực giúp sinh viên UET đam mê nghiên cứu khoa học.
(UET-News)
