Thông tin luận án Tiến sỹ của NCS Phan Hải
Tên đề tài luận án: Nghiên cứu hiệu ứng điện ma sát trên cơ sở vật liệu Al và PVC/PTFE cấu trúc micro – nano định hướng phát triển năng lượng xanh.
1. Họ và tên nghiên cứu sinh: Phan Hải 2. Giới tính: Nam
3. Ngày sinh: 13/06/1990 4. Nơi sinh: Quảng Bình
5. Quyết định công nhận nghiên cứu sinh số: số 778/QĐ-CTSV ngày 21 tháng 08 năm 2017 của Hiệu trưởng Trường Đại học Công nghệ.
6. Các thay đổi trong quá trình đào tạo:
– Gia hạn thời gian học tập theo Quyết định số 561/QĐ-ĐT ngày 28/8/2020 của Hiệu trưởng Trường ĐHCN. Thời gian gia hạn là 01 năm.
– Gia hạn thời gian học tập theo Quyết định số 803/QĐ-ĐT ngày 29/10/2021 của Hiệu trưởng Trường ĐHCN. Thời gian gia hạn là 01 năm.
– Được trả về cơ quan/địa phương theo Quyết định số 1179/QĐ-ĐT ngày 29/11/2022 của Hiệu trưởng Trường ĐHCN.
– Điều chỉnh tên đề tài luận án tiến sĩ theo Quyết định số 2078/QĐ-ĐHCN ngày 30/9/2024 của Hiệu trưởng Trường ĐHCN. Tên đề tài luận án cũ: “Nghiên cứu chế tạo máy phát điện nano bằng công nghệ điện ma sát” được điều chỉnh thành tên đề tài luận án mới: “Nghiên cứu hiệu ứng điện ma sát trên cơ sở vật liệu Al và PVC/PTFE cấu trúc micro – nano định hướng phát triển năng lượng xanh”.
7. Tên đề tài luận án: Nghiên cứu hiệu ứng điện ma sát trên cơ sở vật liệu Al và PVC/PTFE cấu trúc micro – nano định hướng phát triển năng lượng xanh.
8. Chuyên ngành: Vật liệu và linh kiện nano 9. Mã số: 9440126.01QTD
10. Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Phạm Đức Thắng
Thông tin luận án Tiến sỹ của NCS Phan Hải (tiếng Anh)
11. Tóm tắt các kết quả mới của luận án:
a. Mục đích và đối tượng nghiên cứu của luận án:
– Chế tạo các vật liệu ma sát điện Polyvinyl chloride (PVC), Polytetrafluoroethylene (PTFE) và Nhôm (Al) có bề mặt cấu trúc micro/nano và thử nghiệm trong hiệu ứng ma sát điện.
– Thiết kế, chế tạo các máy phát điện ma sát nano (TENG) cấu hình tiếp xúc dọc và cấu hình rung đa chiều (MV-TENG) và thử nghiệm khả năng thu năng lượng từ các nguồn cơ học đơn và đa chiều.
b. Các phương pháp nghiên cứu:
Luận án được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và các kỹ thuật thực nghiệm, cụ thể là:
– Nghiên cứu chế tạo, biến tính vật liệu: sử dụng các kỹ thuật phun sợi bằng lực điện trường (electrospinning) để chế tạo màng sợi nano PVC, kỹ thuật ăn mòn plasma cảm ứng (Inductively Coupled Plasma – Reactive Ion Etching, ICP-RIE) để ăn mòn và biến tính bề mặt PTFE, kỹ thuật ăn mòn điện hóa và kỹ thuật lase chuyển mạch Q (Q-switched laser – QSL) để chế tạo bề mặt cấu trúc micro/nano của Al.
– Nghiên cứu cấu trúc vi mô trên bề mặt của các vật liệu: sử dụng kính hiển vi điện tử quét (SEM) và thiết bị đo độ ráp (rms) bề mặt.
– Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các cấu trúc máy phát điện ma sát nano: sử dụng cấu hình tiếp xúc dọc của TENG trên cơ sở vật liệu Al kết hợp với PVC và PTFE, và thử nghiệm thu năng lượng từ các nguồn cơ học đơn và đa chiều để chuyển đổi thành điện năng.
c. Các kết quả chính thu được của luận án:
– Sử dụng các kỹ thuật phun sợi bằng lực điện trường để chế tạo thành công màng sợi nano PVC, kỹ thuật ăn mòn plasma cảm ứng để ăn mòn PVC và PTFE, kỹ thuật lase chuyển mạch Q để ăn mòn Al và tạo được các cấu trúc micro và nano trên bề mặt các vật liệu.
– Thiết kế, thử nghiệm chế tạo thành công máy phát điện ma sát nano TENG trên cơ sở hiệu ứng điện ma sát, hoạt động ở chế độ tiếp xúc dọc sử dụng cặp vật liệu ma sát điện PTFE/Al và tối ưu điều kiện công nghệ sử dụng trong kỹ thuật lase chuyển mạch Q (d = 20 µm, v = 1000 mm/s và P = 15 W). Đây là kỹ thuật được áp dụng lần đầu để ăn mòn vật liệu và thử nghiệm ứng dụng trong máy phát điện TENG. Tín hiệu đầu ra lớn nhất của TENG trong nghiên cứu này là VOC = 148 V và ISC = 9,6 µA.
– Phát triển, thử nghiệm chế tạo thành công cấu trúc máy phát điện mới MV-TENG hoạt động ở chế độ tiếp xúc dọc sử dụng cặp vật liệu ma sát điện PTFE/Al. Máy phát điện này có thể dùng để chuyển đổi năng lượng từ các dao động rung cơ học đa chiều thông dụng thành năng lượng điện. Trong nghiên cứu này MV-TENG sinh ra tín hiệu đầu ra có giá trị VOC từ 57 V đến 97 V và ISC từ 6.2 µA đến 6.5 µA tùy theo phương chuyển động.
12. Khả năng ứng dụng trong thực tiễn: Khả năng phát triển thành các ứng dụng chuyển đổi năng lượng cơ điện; thu năng lượng từ các nguồn năng lượng cơ học với cấu trúc được thiết kế phù hợp.
13. Những hướng nghiên cứu tiếp theo: Nghiên cứu các cấu trúc TENG mới phục vụ thu năng lượng từ gió, chuyển động từ dòng nước.
14. Các công trình đã công bố có liên quan đến luận án:
a. Hai Phan, P.N. Hoa, H.A. Tam, P.D. Thang, N.H. Duc (2020), “Multi-directional triboelectric nanogenerator based on industrial Q-switched pulsed laser etched Aluminum film”, Extreme Mechanics Letters, 40, 100886.
b. Hai Phan, P.N. Hoa, H.A. Tam, P.D. Thang (2021), “Q-switched pulsed laser direct writing of aluminum surface micro/nanostructure for triboelectric performance enhancement”, Journal of Science: Advanced Materials and Devices, 6(1), 84-91.
c. Phan Hải, Phan Nguyễn Hòa, Hồ Anh Tâm, Phạm Đức Thắng (2021), “Máy phát điện ma sát nano: Một giải pháp năng lượng tiềm năng”, Tạp chí Khoa học Đại học mở Thành phố Hồ Chí Minh – Kỹ thuật và Công nghệ, 17, 43.
d. Phan Hải, Phan Nguyễn Hòa, Hồ Anh Tâm, Nguyễn Hữu Đức, Phạm Đức Thắng (2022), Nghiên cứu chế tạo thử nghiệm máy phát điện ma sát nano dựa trên hai vật liệu Teflon và nhôm công nghiệp”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Việt Nam (bản B), 64, 32.
