Nghiệm thu nhiệm vụ KH&CN cấp quốc gia: "Phát triển hệ định vị SONAR chủ động sử dụng vật liệu gốm và thiết bị thủy âm", mã số ĐTĐLCN.29/18

PGS. TS. Nguyễn Văn Đức thay mặt nhóm nghiên cứu trình bày tóm tắt các nội dung nghiên cứu và kết quả của nhiệm vụ
 

Công nghệ định vị bằng sóng âm sonar (sound navigation and ranging) là một công nghệ sử dụng sự lan truyền sóng âm trong môi trường nước để xác định và định vị các vật cản trong môi trường nước, hoặc đáy nước. Công nghệ định vị bằng sóng âm sonar được phân loại thành hai loại công nghệ cơ bản:

- Công nghệ sonar chủ động có hệ thống tự phát xung sóng và nghe tiếng vọng lại.

- Công nghệ sonar bị động (hay sonar thụ động) có hệ thống chỉ nghe âm thanh do tàu bè hay nguồn âm khác phát ra; tầm hoạt động nhỏ hơn so với sonar chủ động và ứng dụng cho do thám ngầm dưới biển.

Đề tài mã số ĐTĐLCN.29/18 đã lựa chọn hệ sonar chủ động và hệ thống thông tin thủy âm số là đối tượng nghiên cứu, đồng thời kết hợp với nhánh nghiên cứu về vật liệu gốm áp điện để thiết kế chế tạo các hệ thống này. Đây là hướng nghiên cứu tương đối mới cả về thiết kế hệ thống và chế tạo vật liệu (linh kiện) gốm áp điện nền chì và không chì. Ứng dụng của kết quả nghiên cứu là khá rộng trong an ninh quốc phòng và kinh tế biển.

Trên cơ sở kế thừa các nghiên cứu cơ bản để phát triển theo định hướng ứng dụng trong Chương trình Phát triển vật lý đến năm 2020 theo Quyết định số 380/QĐ-TTg ngày 24/3/2015 của Thủ tướng Chính phủ, đồng thời nằm trong các định hướng nghiên cứu ưu tiên của ngành Vật lý đến năm 2020 tầm nhìn 2030, được cụ thể hóa trong Quyết định số 677/QĐ-BKHCN ngày 08/4/2015 của Bộ trưởng Bộ Khoa học Công nghệ, Bộ Khoa học Công nghệ đã phê duyệt nhiệm vụ “Phát triển hệ định vị SONAR chủ động sử dụng vật liệu gốm và thiết bị thủy âm” do PGS.TS Nguyễn Văn Đức làm chủ nhiệm đề tài; Viện Điện tử Viễn thông, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội là Cơ quan chủ trì. Đề tài thực hiện từ tháng 11/2018 đến tháng 11/2021 với mục tiêu chính là:

- Làm chủ quy trình công nghệ chế tạo vật liệu gốp áp điện nền chì và không chì;

- Làm chủ công nghệ chế tạo các linh kiện chuyển đổi điện cơ dựa trên vật liệu gốm áp điện.

- Làm chủ công nghệ chế tạo thiết bị Transducer, Hydrophone ứng dụng trong kỹ thuật thủy âm và SONNAR trong nước;

- Thiết kế chế tạo hệ thống định vị vật thể dưới nước (SONNAR) chủ động, ứng dụng Transducer dựa trên cơ sở vật liệu gốm áp điện có tần số làm việc trong khoảng 10 kHz – 600 kHz với cự ly phát hiện mục tiêu khoảng 100 m, sử dụng công nghệ quét hai chiều;

- Đào tạo nguồn nhân lực có trình độ cao về khoa học, công nghệ vật liệu và hệ thống thông tin thủy âm.

Nhiệm vụ đã thu được những kết quả đáng ghi nhận như sau:

I. Kết quả đạt được của nhiệm vụ

1. Sản phẩm Dạng I:

1.1. 03 hệ mẫu vật liệu gốm áp điện nền chì, có hệ số chuyển đổi điện - cơ d*33 > 600 pm/V;

1.2. 03 hệ mẫu vật liệu gốm áp điện không chì, có hệ số chuyển đổi điện - cơ d*33 > 600 pm/V;

1.3. 05 Linh kiện chuyển đổi điện - cơ phát được sóng vùng âm tần (10 kHz đến 60 kHz) có cường độ > 50 dB sử dụng gốm áp điện không chì;

1.4. 01 Hệ thống thông tin thủy âm số;

1.5. 01 Hệ thống dò tìm vật cản SONAR chủ động;

2. Sản phẩm Dạng II

2.1. 01 quy trình công nghệ chế tạo vật liệu gốm áp điện nền chì;

2.2. 01 quy trình công nghệ chế tạo vật liệu gốm áp điện không chì;

2.3. 01 bản vẽ và 01 quy trình công nghệ chế tạo linh kiện chuyển đổi điện - cơ dựa trên vật liệu gốm áp điện không chì;

2.4. 01 bản vẽ và 01 quy trình công nghệ chế tạo bộ biến năng áp điện dựa trên cơ sở vật liệu gốm áp điện không chì với thiết bị thu và phát được tín hiệu nguồn âm với công suất nhỏ;

2.5. 01 bản vẽ, 01 thuyết minh kỹ thuật và hướng dẫn sử dụng hệ thống thông tin thủy âm số;

2.6. 01 bản vẽ,  01 thuyết minh kỹ thuật và hướng dẫn sử dụng hệ thống dò tìm vật cản SONAR.

3. Sản phẩm Dạng III

3.1. 08 công bố quốc tế trong hệ thống tạp chí ISI;

3.2. 02 công bố trên tạp chí trong nước;

3.3. 08 công bố trên hội nghị trong nước và quốc tế;

3.3. 02 sáng chế được chấp nhận đơn hợp lệ;

3.4. Đào tạo 07 Thạc sỹ; hỗ trợ đào tạo 03 Tiến sỹ.

II. Sản phẩm khoa học dự kiến ứng dụng, triển khai

III. Hiệu quả của nhiệm vụ

Hiệu quả khoa học và công nghệ:

- Đề tài đã đưa ra được quy trình phát triển hệ vật liệu gốm áp điện nền chì và không chì;

- Đề tài đã làm chủ công nghệ sonar chủ động và công nghệ chế tạo;

- Đề tài đã làm chủ công nghệ thông tin thủy âm số.

Hiệu quả về kinh tế xã hội:

- Việc làm chủ công nghệ chế tạo vật liệu gốm áp điện và phát triển các ứng dụng trên nền vật liệu này sẽ giúp Việt Nam chủ động nguồn hàng, giảm giá thành, nâng tính cạnh tranh của hàng nội địa, không phụ thuộc vào nguồn hàng ngoại nhập có giá thành cao. Khi đưa vào sản suất thương mại có thể tạo ra công ăn việc làm tại chỗ cho lao động;

- Mục tiêu phát triển sản phẩm gốm áp điện không chì là làm giảm tác động tiêu cực tới môi trường của nguyên tố chì (trong quá trình sản suất, sử dụng cũng như tái chế) của vật liệu gốm áp điện nền chì. Do đó, việc phát triển các linh kiện điện tử sử dụng vật liệu gốm áp điện không chì sẽ giảm thiểu tác động xấu tới môi trường cũng như sức khỏe của người tiêu dùng, của công nhân tham gia chuỗi sản xuất sản phẩm;

- Hệ sonar cho phép quan sát đáy biển, đo chiều sâu đáy biển, hỗ trợ điều khiển lái các tàu mặt nước và tàu ngầm, hỗ trợ khai thác khoáng sản, thủy hải sản;

- Hệ thông tin thủy âm cho phép thông tin cho các người nhái, các phương tiện ngầm.

Hội đồng đánh giá nghiệm thu cấp quốc gia
 

Các thành viên Hội đồng nghiệm thu đánh giá cao những đóng góp của Chủ nhiệm và Cơ quản chủ trì; phần báo cáo tổng kết và báo cáo tóm tắt có cấu trúc hợp lý, phù hợp với yêu cầu của một báo cáo khoa học; về chủng loại, số lượng, khối lượng, tiến độ và chất lượng sản phẩm đạt yêu cầu đặt hàng. Với kết quả đạt được, Hội đồng nhất trí nghiệm thu đề tài mức Đạt. Đồng thời, yêu cầu nhóm nghiên cứu tiếp thu các nội dung góp ý và chỉnh sửa cho phù hợp, hoàn thiện hồ sơ trình Bộ Khoa học và Công nghệ ra quyết định công nhận kết quả của nhiệm vụ.