Plastic trở thành nhiên liệu trong tương la
NHỮNG SỰ KIỆN ĐÁNG NHỚ NHẤT TRONG LỊCH SỬ NGÀNH VẬT LIỆU HỌC
HỌC
Ban biên tập tờ báo Hiệp hội Hóa vô cơ, kim loại và vật liệu học của Mỹ (một trong những tờ báo uy tín nhất về vật liệu học) đã ăn mừng một sự kiện quan trọng “Kỷ niệm 50 năm ngày thành lập“. Với sự giúp đỡ của bạn đọc cũng như các nhà báo đã đề cử ra 100 sự kiện và con người được xem là quan trọng nhất, có ảnh hưởng mạnh mẽ đến sự phát triển của ngành vật liệu.
Bảng đề cử này đã được công bố trong số báo tháng 10/2006 và đưa lên mạng theo địa chỉ www.materialmoments.org, từ đó đến 5/1/2007
mọi người có thể bỏ phiếu cho sự kiện mà mình xem là quan trọng nhất. Từ top 10 sự kiện nổi bật nhất, hội đồng tổ chức sẽ chọn ra 1 sự kiện duy nhất được coi là quan trọng hàng đầu trong lịch sử phát triển của ngành khoa học vật liệu và sẽ công bố vào ngày 26/2/2007.
Hoá học Việt Nam xin trích lượt cùng bạn đọc top10 sự kiện được bình chọn nhiều nhất, trong đó sự kiện đầu tiên cũng chính là sự kiện tiêu biểu cho ngành vật liệu nói riêng và của ngành hóa học nói chung.
Năm 1864 nhà hoá học người Nga Dmitri Mendeleev đã xây dựng nên bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học. Là kim chỉ nam vô giá cho ngành vật liệu và các ngành khoa học khác.
Năm 3500 trước công nguyên người Ai cập đã nung luyện được sắt (dưới dạng sản phẩm phụ của việc tinh chế đồng) và sử dụng để làm đồ trang sức. Khám phá ra bí mật đầu tiên của nền văn minh đồ sắt.
Năm 1948 JohnBardeen, WalterH. Brattain, vàWilliamShockley đã phát minh ra thiết bị bán dẫn, là thành tựu vượt bậc của ngành điện tử, microchip và ngành công nghệ máy tính. Năm 2200 trước công nguyên, người dân ở vùng tây bắc Iran đã chế tạo ra thuỷ tinh. Đây là vật liệu không phải kim loại thứ 2 (sau gốm sứ) của nền văn minh nhân loại.
Năm 1668, Anton van Leeuwenhoek đã phát triển việc dùng kính hiển vi có khả năng phóng đại lên 200 lần và lớn hơn nữa, mở ra kỷ nguyên nghiên cứu thế giới tự nhiên cũng như cấu trúc của nó mà mắt thường không nhìn thấy được.
Năm 1755 John Smeaton phát minh ra xi măng là vật liệu xây dựng trong thời hiện đại. Năm 300 trước công nguyên các nhà luyện kim miền nam Ấn Độ nghĩ ra phương pháp luyện thép trong lò luyện chôn trong lòng đất.
Năm 5000 trước công nguyên ở vùng Thổ Nhĩ Kì hiện nay, người ta đã phát hiện ra rằng đồng lỏng thu được khi nung đá malachite và lazurit, từ đó có thể đúc được các hình dạng khác nhau, từ đó khám phá ra các lớp của vỏ trái đất cũng là “kho chứa” khoáng chất. 1912 Max von Laue phát hiện được sự tán xạ của tia ronghen (tia X) bởi các tinh thể, mở ra hướng mới trong nghiên cứu vật liệu.
1856 Henry Bessemer nhận bằng sáng chế cho quá trình thổi acid sản xuất thép ít cacbon, mở ra một kỷ nguyên sản xuất thép rẻ số lượng lớn, pháp triển nhanh giao thông, xây dựng
và ngành công nghiệp hoá nói chung. Genabom
(Theo materialmoments.org)
hoahocvietnam.com
Vật liệu hợp kim cho ngành công nghiệp hóa chất
Các hợp kim đoạt giải R&D 100 có thể làm giảm giá thành cho công nghiệp hóa chất và dầu khí. Các nhà khoa học ở Phòng Thí Nghiệm thuộc Bộ Năng Lượng Quốc Gia Argonne ở Mỹ đã phát triển thành công các nguyên vật liệu có thể tiết kiệm một lượng lớn năng lượng và chi phí tiền bạc trong ngành công nghiệp hóa chất và dầu khí. Các hợp kim mới – đoạt giải nghiên cứu và phát triển R&D 100 của tạp chí R&D là một trong 100 phát minh khoa học kỹ thuật hàng đầu trên thế giới trong năm 2005 – không gây ra bụi kim loại, phân hủy xảy ra ở nhiệt độ cao trong môi trường chứa hydrocarbon với mức độ hoạt hóa của carbon là rất cao.
Môi trường như thế thường thấy trong ngành công nghiệp hóa chất và dầu khí như trong cracking dầu mỏ sản xuất hydrogen-, methanol- và ammonia-, trong các nhà máy sản xuất khí gas tổng hợp. Các nguyên vật liệu bằng kim loại khi phân hủy tạo thành bụi và khi bị hư hỏng sẽ gây khó khăn cho công tác bão dưỡng thiết bị đối với các ngành công nghiệp hóa chất và dầu khí. Hiện nay, hầu hết các hợp kim thương mại lưu hành trên thị trường thường phân hủy vì bị ăn mòn do bụi kim loại.
So sánh hợp kim Argonne sau khi đặt trong môi trường chứa bụi kim loại trong 5.700 giờ ở 5930C (bên phải) và hợp kim thương mại (bên trái).
Ken Natesan, một nhà nghiên cứu thuộc Phòng Thí Nghiệm Argonne, đã nói:”Hơn 50 năm nghiên cứu không thể giải quyết vấn đề này. Chỉ có một giải pháp duy nhất hiện sử dụng là làm nguội khí gas nhiệt độ cao bằng cách hạ thấp nhiệt độ đang vận hành, kết quả là khiến thất thoát năng lượng và giảm sản lượng sản phẩm. Trong một cuộc nghiên cứu kéo dài mấy năm, Natesan và một nhà nghiên cứu khác cũng thuộc Argonne là Zuotao Zeng đã chứng minh tính chất lắng đọng carbon trong thiết bị dẫn đến việc khởi đầu và lan truyền bụi kim loại. Điều này được điều khiển ở cả áp suất khí quyển và áp suất cao và tương tự ngành khí đốt gas – bao gồm lượng khí nóng cao – thường thấy trong các môi trường sản xuất dùng
phương pháp cracking dầu mỏ.
Do đó cần phát triển các hợp kim khi phân hủy không gây ra bụi kim loại và có thể dùng chế tạo thiết bị cho ngành công nghiệp hóa chất và dầu khí. Các hợp kim của Phòng Thí Nghiệm Argonne có ý nghĩa hơn các hợp kim thương mại hiện đang lưu hành trên thị trường khi kiểm tra trong môi trường chứa bụi kim loại, hợp kim Argonne phát triển các lớp oxide chống lại sự tấn công của carbon. Ví dụ, một hợp kim của Argonne sau khi đặt trong môi trường chứa bụi kim loại trong 5.700 giờ ở 5930C vẫn trơn nhẵn không lõm lỗ chỗ. Các hợp kim thương mại cũng được kiểm tra trong điều kiện môi trường tương tự đã xuất hiện lỗ chỗ các lõm lớn.
Trong tương lai, các hợp kim của Argonne có thể ứng dụng tái thiết kế những hệ thống sản xuất tiên tiến cho năng suất cao. Sử dụng các vật liệu này xây dựng thiết bị cho ngành công nghiệp hóa chất và dầu khí có thể tiết kiệm 500 tỉ Jun năng lượng mỗi ngày, tương đương 13 triệu m3 theo tiêu chuẩn khí thiên nhiên mỗi ngày.
Về mặt tài chính, cải tiến này có thể giúp tiết kiệm 500 triệu USD cho đến 1,3 tỉ USD 1 năm chỉ tính riêng trong ngành công nghiệp hydrogen và có thể giúp gia tăng hiệu suất công nghiệp bằng cách cải thiện công năng của thiết bị và bỏ đi một số công tác sữa chữa bảo trì. Tiết kiệm này sẽ ngày càng quan trọng hơn khi hydrogen được sử dụng nhiều hơn như một nguồn cung cấp năng lượng.
hydrogen và khí gas tổng hợp, thì cũng có thể dùng trong các cấu tạo như thiết bị gia nhiệt thừa và các đường ống hơi đốt phụ tiếp xúc trong môi trường bụi kim loại trong các nhà máy cracking dầu mỏ tổng hợp methanol và ammonia. Các hợp kim Argonne cũng có thể sử dụng hiệu quả trong các nhà máy khí hóa lỏng mà trong đó khí gas thiên nhiên chuyển thành nhiên liệu lỏng.
Chương trình Kỹ thuật Công nghệ của Văn Phòng Hiệu ứng Năng lượng và Phục hồi Năng lượng thuộc Bộ Năng Lượng đã gây quỹ cho cuộc nghiên cứu này.
Quỳnh Thi (theo Argonne National Laboratory)