Tăng độ bền bóng đèn bằng công nghệ phủ nano oxit

Sản xuất bóng đèn tại Công ty CP Bóng đèn phích nước Rạng Đông.
Ảnh: Yến Ngọc

Đề tài thuộc chương trình nghiên cứu tiềm năng KC.02.TN07/1-15 do TS Nguyễn Thị Kim Liên (Viện Nghiên cứu tiên tiến Khoa học và Công nghệ - ĐH Bách khoa Hà Nội) làm chủ nhiệm. Đây là công nghệ phun một lớp chất lỏng không độc, không màu, trong suốt giống như thủy tinh lên trên bề mặt cần phủ và tạo thành lớp màng bảo vệ siêu mỏng với độ dày nhỏ hơn khoảng 500 lần so với chiều dày tóc con người. Theo đó, màng nano thủy tinh lỏng này tạo ra những lớp màng đàn hồi không nhìn thấy, giống như tính chất của vật liệu thủy tinh, góp phần đẩy lùi tất cả các chất bám vào từ chất lỏng tới bụi, thậm chí cả vi khuẩn. Ngoài ra, màng vật liệu này còn bền nhiệt, axit, tia UV, an toàn với thực phẩm, thân thiện với môi trường. Do vậy, màng phủ nano thủy tinh lỏng đang được nghiên cứu ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.

Công nghệ màng phủ kích cỡ nano có những tính chất ưu việt, tốt hơn rất nhiều so với công nghệ màng phủ kích cỡ micro, macro. Do đó, đây là loại màng phủ đa tính năng, có thể bảo vệ hầu hết trên tất cả các bề mặt vật liệu. Với những ưu việt đó, các nhà khoa học Việt Nam đã đưa công nghệ phủ gia cường lực bằng ống thủy tinh có kèm theo dung dịch nano oxit kim loại để sử dụng trong quá trình sản xuất bóng đèn. Sở dĩ công nghệ này được lựa chọn vì hiện nay, ống thủy tinh dùng để làm hai loại đèn tuýp đang được sản xuất trong nước có độ dày là 0,80 - 0,95mm. Trong khi đó, sản phẩm của các hãng điện tử nổi tiếng trên thế giới như Osram, Phillips, General Electric… chỉ có độ dày trung bình của thành bóng là 0,55mm. Việc bắt buộc phải sử dụng ống thủy tinh dày hơn từ 35-43% là do công nghệ kéo ống thủy tinh trong nước hiện nay có nhiều hạn chế cả về thành phần vật liệu, công nghệ gia cường bề mặt. Chính vì vậy, ống thủy tinh chế tạo trong nước có độ dày lớn hơn khá nhiều, dẫn tới tiêu tốn nguyên vật liệu nhiều hơn, quá trình kéo ống thủy tinh dài hơn, tốn nhiều nhiên liệu hơn, chi phí cho vận chuyển cũng lớn hơn do đèn huỳnh quang thành phẩm nặng hơn. Hệ quả là giá thành của sản phẩm cuối cùng cũng cao hơn.

Từ thực tiễn nêu trên, nhóm nghiên cứu đã bắt tay với Công ty CP Bóng đèn phích nước Rạng Đông để tiến hành thử nghiệm công nghệ. TS Nguyễn Thị Kim Liên cho biết, hàng loạt bài toán từ thực tế sản xuất được đặt ra cho các nhà khoa học như không tăng các bước trong quy trình sản xuất, không làm tăng nhân công, bên cạnh đó, phải bảo đảm vật liệu sử dụng, sản phẩm có giá thành thấp, không gây ô nhiễm cũng như khả năng duy trì quang thông của lớp bột huỳnh quang sẽ phủ bên trong thành ống trong quá trình chế tạo đèn huỳnh quang sau này. Hệ thống thiết bị công nghệ cần được thiết kế bảo đảm hoạt động liên tục 8-24 giờ/ngày.

Sau gần một năm nghiên cứu, triển khai thử nghiệm, các nhà khoa học của Viện Nghiên cứu tiên tiến khoa học và công nghệ đã xây dựng được quy trình công nghệ chế tạo dung dịch phủ nano gia cường cho ống thuỷ tinh; quy trình công nghệ và hệ thống thiết bị phun phủ được thiết kế, lắp đặt trực tiếp trên dây chuyền kéo ống thủy tinh đáp ứng yêu cầu nhà sản xuất đặt ra. Kết quả thử nghiệm cho thấy, việc áp dụng công nghệ và dung dịch phủ nano trong phủ gia cường ống thủy tinh đã kéo mỏng ống thủy tinh từ độ dày 0,68mm xuống còn 0,55mm. Khi thử nghiệm trên đèn chiếu sáng hoàn thiện (sử dụng ống 0,68 và 0,55mm) cho thấy độ sáng của đèn huỳnh quang đạt trung bình 157-161% so với đèn chế tạo trên ống không có lớp phủ nano gia cường.

"Các kết quả nhận được cho thấy khả năng ứng dụng cao của vật liệu và công nghệ phun phủ gia cường. Nếu được hoàn thiện, chắc chắn có thể chuyển giao vào sản xuất ở quy mô thương mại" - TS Nguyễn Thị Kim Liên khẳng định.