Hãy giới thiệu một số thành tựu nổi bật của cuộc cách mạng vật liệu hiện đại Bài Tập 01 môn Vật Liệu Học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA : ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
**o0o**

BÀI TẬP MÔN HỌC
VẬT LIỆU HỌC

BÀI TẬP I
Hãy giới thiệu một số thành tựu nổi bật
của cuộc cách mạng vật liệu hiện đại
( NHÓM 11- Thứ 4 :Tiết 11  12, E1.408 )

GV: Cô PHẠM THỊ HỒNG NGA
NHÓM 11:
1.
2.
3.
4.

PHAN THẾ QUANG
NGUYỄN VĂN SƠN
PHẠM BÁ ĐỨC
TRẦN ĐĂNG THỤC

TP HỒ CHÍ MINH 03/2017
1

MSSV:15146090 (TN)
MSSV:15146092
MSSV:15146029

MSSV: 15146103


BÀI LÀM:
Cuộc cách mạng về vật liệu
Trong khoa học hiện đại, vật liệu được coi là một trong 3 trụ cột lớn. Thế kỷ 21, vật liệu mới
với tính năng cao và đa năng trở thành trọng tâm nghiên cứu khoa học, là thước đo tiến bộ khoa
học kỹ thuật và sức mạnh tổng hợp của một quốc gia.
Những điểm nóng trong vật liệu hiện nay là: vật liệu nano (để chế tạo những vật cực nhỏ),
vật liệu siêu dẫn (cho phép dòng điện cường độ cực lớn chạy qua vì gần như không có điện trở),
vật liệu sinh học, vật liệu điện tử, vật liệu quang điện.
Vật liệu mới mang tính chiến lược được các nước coi trọng hiện nay chủ yếu gồm 3 loại: vật
liệu chức năng cao, gốm sứ kỹ thuật cao và vật liệu tổng hợp. Trong 8 tháng đầu năm nay, giá
trị thương phẩm của 3 nhóm vật liệu này trên thế giới vượt 220 tỉ đô-la Mỹ, tỷ lệ tăng trưởng
bình quân trước 2008 là 10-15 % mỗi năm. Các ngành công nghiệp như: năng lượng, môi
trường, điện tử, xe hơi, hàng không vũ trụ, động cơ, cơ khí, đồ điện, kiến trúc, hải dương, công
nghiệp nhẹ... đều là những lĩnh vực đòi hỏi nhiều vật liệu thay thế, cho nên phát triển vật liệu
thay thế trở thành điểm nóng của nhiều nước.
Vật liệu siêu dẫn nâng cao rất nhiều hiệu suất tận dụng năng lượng, tác động lớn tới hướng
đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng, ví dụ xe điện tốc độ cao (400-500 km/giờ) chạy trên đệm từ, sẽ
mang lại bộ mặt hoàn toàn mới mẻ cho ngành vận tải biển, đường sắt, cơ sở hạ tầng. Từ giữa
thập niên 80 thế kỷ trước đến nay, vật liệu sinh học đã phát triển hơn 100 loại trong đó 1/3 đã
bắt đầu thương mại hóa. Ví dụ loại keo sinh học có độ dính cao do một công ty thuộc bang
Maryland của Mỹ chế tạo mà nguyên liệu lấy từ một loại vi khuẩn trong hải dương, cho lên men
sản xuất thành keo. Loại keo này có thể dùng dán tàu thuyền, tàu vũ trụ, thiết bị chống ăn mòn
và trong y học lâm sàng...
Trong thập niên 1980, các nhà khoa học Mỹ và Anh đã phát hiện trong bụi than ống khói có
mặt than 60, loại than được cấu tạo gồm 60 phân tử thuộc kết cấu thứ ba với thành phần toàn
than 100% nhưng khác với than chì và kim cương. Than 60 là loại vật liệu hết sức kỳ lạ, có thể
trở thành nguyên tố cơ bản để phát triển hàng vạn loại vật liệu mới. Chẳng hạn khi thêm vào các

nguyên tố Bari, Stronti, Ytterbium và Uranium vào kết cấu phân tử của than 60, sẽ sản sinh một
loại vật liệu chưa từng có với các tính năng như siêu dẫn, siêu cứng, chống mòn, chống bức xạ,
bán dẫn, chống nhiệt độ cao...
Kể từ thập niên 90 thế kỷ 20, các nước đã thu được thành tựu đột phá trong lĩnh vực vật liệu
nano, đưa việc phát triển vật liệu mới qua một giai đoạn mới. Dự kiến từ 5-10 năm tới sẽ xuất
hiện vật liệu cao năng dùng cho kỹ thuật nano, có độ cứng hơn thép 11 lần nhưng cực nhẹ, chỉ
bằng 1/10 trọng lượng của tờ giấy.
Việc phổ cập kỹ thuật thông tin viễn thông đang nhanh chóng đổi mới vật liệu điện tử. Các
nhà khoa học đã chế tạo được vật liệu nhựa giá thành thấp có thể thay silicon trong sản xuất
mạch tích hợp. Các nhà khoa học Mỹ và châu Âu đang nghiên cứu chế tạo chíp vi xử lý bằng
vật liệu nhựa giá thành thấp hơn nhiều nhưng có tốc độ và chức năng xử lý tương đương chíp
bằng silicon. Mới đây tập đoàn Philips (Hà Lan) đã sử dụng vật liệu nhựa làm chất bán dẫn
2


trong sản xuất màn hình vi tính thay cho silicon. Phương pháp này không đòi hỏi nhiều công
đoạn, cũng không yêu cầu nghiêm khắc về môi trường sạch nên việc sản xuất đơn giản hơn loại
mạch tích hợp bằng silicon, khiến cho công nghệ này rất thích hợp cho việc sản xuất màn hình
rộng lớn. Giá thành là ưu thế rất lớn của chíp mạch bằng vật liệu nhựa. Hiện nay chi phí đầu tư
cho một nhà máy sản xuất chíp mạch bán dẫn bằng silicon lên tới 3 tỉ đô-la Mỹ nên giá thành
một bộ vi mạch lên tới mấy đô-la trong khi nếu sử dụng vật liệu nhựa thì giá thành chỉ còn mấy
xu. Theo dự kiến, tổng sản phẩm của chíp mạch vật liệu nhựa từ đây tới 2008 bình quân mỗi
năm là 15 tỉ đô- la Mỹ.
Các chuyên gia về vật liệu bán dẫn hữu cơ cho rằng sản phẩm điện tử bằng vật liệu nhựa tất
yếu sẽ trở thành một thị trường đầy hứa hẹn cho tương lai.

Phát hiện loại vật liệu mới có các đặc tính huyền thoại!
Các nhà khoa học Anh và Nga thuộc Trường Đại học Manchester (Anh) vừa phát hiện
một loạt các vật liệu mới có những đặc tính chỉ được mô tả trong các sách khoa học viễn
tưởng.

Loại vật liệu mới vừa phát hiện sẽ khởi đầu cho một cuộc cách mạng công nghiệp?

Phát hiện về các vật liệu mới trên, được công bố trong tài liệu "Proceedings of the National
Academy of Sciences" của Viện Hàn lâm khoa học Anh số ngày 18/7/2005, hứa hẹn mở ra một
cuộc cách mạng công nghiệp mới và thời đại vũ trụ.
Giáo sư Andre Geim, trưởng nhóm nghiên cứu nói: " Loại vật liệu thông minh mới phát hiện
này mở ra khả năng vô tận những ứng dụng mà con người hiện nay chưa thể tưởng tượng
được, từ công nghiệp dệt may đến công nghệ máy tính và công nghệ vũ trụ. Các nhà khoa học
dự báo rằng các loại bóng bán dẫn cực nhanh, các thiết bị vi cơ khí và các thiết bị nhạy cảm cỡ
nano sẽ ra đời từ loại vật liệu mới này chỉ trong vài năm tới."
Đây là loại vật liệu cực mỏng có độ dày cỡ một nguyên tử nhưng tùy thuộc vào những trạng
thái khác nhau mà chúng có thể trở thành vật liệu siêu bền, siêu dẫn hoặc vật liệu cách điện
cao... Loại vật liệu huyền thoại này được tạo ra từ quá trình sử dụng công nghệ "chẻ vi cơ khí"
để tạo thành các mặt phẳng nguyên tử lấy từ các khối tinh thể thông thường. Tùy theo khối tinh
thể gốc, vật liệu mới tạo ra sẽ là kim loại, vật liệu bán dẫn, nam châm, vật liệu cách điện...
3


Với việc phát hiện ra vật liệu này, các nhà khoa học không chỉ bác bỏ quan niệm trước đây
cho rằng, vật liệu siêu mỏng cỡ nguyên tử không thể tồn tại, mà còn khẳng định rằng việc tạo ra
vật liệu này cũng khá dễ dàng.
"Điều quan trọng nhất là với phát minh này, chúng ta không chỉ dừng lại ở một hoặc hai
loại vật liệu, mà với nó, người ta có thể tạo ra rất nhiều loại vật liệu mới phù hợp với các mục
đích ứng dụng khác nhau. Đây thật sự là một cuộc cách mạng công nghệ của nhân loại". Tiến
sĩ người Nga Kostya Novoselov, một trong những thành viên chủ chốt của nhóm nghiên cứu
khẳng định như vậy.

Phát minh vật liệu siêu hấp thụ nước từ... tinh bột sắn!

Vật liệu siêu hấp thụ nước do VINAGAMMA chế tạo

Từ tinh bột sắn, Trung tâm Vinagamma tại TP.HCM đã chế tạo thành công vật liệu siêu hấp
thụ nước. Mỗi ha đất, chỉ cần bón 50 kg chất này, có thể giảm 50% lượng nước cần tưới tiêu.
Vật liệu siêu hấp thụ nước do Vinagamma chế tạo có giá rẻ hơn sản phẩm ngoại cùng loại
khoảng 30 lần.
Theo Thạc sĩ Hoàng Bình (Trung tâm Nghiên cứu và Triển khai Công nghệ Bức xạ tại
TP.HCM Vinagamma), chủ nhiệm đề tài nghiên cứu nói trên, nguyên liệu chính để chế tạo vật
liệu siêu hấp thụ nước là tinh bột sắn, kết hợp với một số hoá chất khác. Sau đó, nguyên liệu
được phối trộn và đem đi chiếu tia phóng xạ. Vật liệu siêu hấp thụ nước có thể hút, giữ lượng
nước gấp 400 lần thể tích của nó.
Khi được đưa vào môi trường tự nhiên, vật liệu siêu hấp thụ nước có thể tự phân huỷ trong
vòng 1 tháng và không gây độc hại cho môi trường. Không những có thể giữ ẩm cho đất, loại
vật liệu này có thể phối trộn với phân bón cải tạo đất cát thành đất mùn. Tuỳ theo loại cây,
người trồng trọt có thể pha trộn vật liệu siêu hấp thụ nước theo tỷ lệ thích hợp để bảo đảm giữ
ẩm cho đất hoặc cây trồng mà không gây úng.
Từ tháng 1/2005 đến nay, vật liệu siêu hấp thụ nước hiện đang được thử nghiệm trên diện
rộng với các loại cây ngô, đậu, lạc, rau các loại, cây công nghiệp và cây ăn quả, trên đất xám,
4


đất đỏ Bazan, đất cát tại Bình Phước, TP.HCM và Bình Thuận.
Hiện tại, Khu Nông nghiệp Công nghệ cao TP.HCM đang chờ kết quả thử nghiệm sử dụng
vật liệu siêu hút nước này cho cây bắp tại Buôn Mê Thuộc để tư vấn cho một công ty kinh
doanh chính thức phân phối sản phẩm của Vinagamma.
Hiện nay, giá bán sản phẩm do trung tâm Vinagamma dự kiến sẽ khoảng từ 25 - 30.000/kg,
trong khi các sản phẩm nhập tương tự hiện có bán trên thị trường có giá từ 800.000 -1,5 triệu
đồng/kg.

Vật liệu không giãn nở

Các nhà khoa học Mỹ vừa chế tạo một loại hợp kim không giãn nở hoặc co lại khi bị
nung nóng. Ngoài ra, nó còn có tính dẫn điện. Vật liệu này có thể được sử dụng để sản
xuất các linh kiện luôn phải trải qua những dao động lớn về nhiệt độ chẳng hạn như động
cơ, cơ cấu truyền động từ và trong ngành vũ trụ.

Một mảnh hợp kim mới.

Phần lớn vật liệu giãn nở khi bị nung nóng và chỉ có một số ít co lại. Nếu được kết hợp với
nhau, hai loại vật liệu đó có thể hình thành một hợp chất không giãn nở chút nào khi nhiệt độ
thay đổi. Những hợp chất không giãn nở như vậy rất có ích bởi chúng có thể chịu đựng được
dao động nhanh về nhiệt độ.
Mercouri Kanatzidis và đồng nghiệp thuộc ĐH Michigan State đã phát hiện ra rằng một
loại vật liệu làm từ ytterbium, gallium và germanium không giãn nở khi nóng lên. Ngoài ra, hợp
chất mới còn dẫn điện. Vật liệu không giãn nở trước đây thường là chất cách điện. Hợp kim mới
không giãn nở trong khoảng từ 100 tới 400 độ Kelvin.
Kanatzidis và đồng nghiệp cho rằng khi hợp kim mới nguội đi, các electron, bị bật bãi
trong dãy hoá trị liên quan tới nguyên tử gallium, di chuyển tới nguyên tử yttterbium. Nguyên
tử ytterbium giãn nở khi chúng nhận các electron này. Mặc khác, nguyên tử gallium co lại. Vì
các nguyên tử gallium chỉ co lại chút ít nên dẫn tới hệ số giãn nở nhiệt dương theo một hướng.
Co giãn do nhiệt là vấn đề đau đầu đối với các nhà thiết kế tàu vũ trụ bởi nó có thể tạo ra
các lỗ nhỏ trong kim loại chế tạo tàu. Kim loại đó có thể giãn nở khi tàu trở lại khí quyển trái
đất. Kanatzidiss cho biết: ""Chúng tôi hy vọng kết quả nghiên cứu sẽ giúp giới khoa học tìm
kiếm vật liệu không co giãn trong số các chất bán dẫn và hợp kim mà chưa có ai nghĩ ra trước
5


đây"".

Bước đột phát trong ngành công nghiệp chip
Intel và IBM vừa cùng tuyên bố đã tìm được giải pháp giảm thiểu mức độ tổn thất

năng lượng cho các transistor ứng dụng trong các con chip vi xử lý.
Vấn đề hao tổn năng lượng được xem là bài toán hóc búa nhất trong ngành công nghiệp
chất bán dẫn thế giới từ trước tới nay. Mức độ hao tổn năng lượng của transistor tỉ lệ nghịch với
kích thước của vòng mạch chip vi xử lý. Khi mà vòng mạch ngày một trở nên nhỏ hơn thì mức
độ hao tổn năng lượng lại ngày một lớn hơn.

Intel và IBM, mỗi hãng có một giải pháp khác nhau để khắc phục vấn đề đó. Tuy nhiên, cả
hai đều tuyên bố đây là một bước tiến bộ vượt bật trong công nghệ chất bán dẫn và chip vi xử lý
máy tính thế giới kể từ những năm 1960 đến nay.
Bước tiến này sẽ là tiền đề giúp các hãng sản xuất được các dòng thiết bị ngày một nhỏ
hơn và có mức tiêu thụ năng lượng hiệu quả hơn.
Trong khi đó, các chuyên gia phân tích lại cho rằng bước tiến công nghệ này sẽ lại mở ra
"một mặt trận" cạnh tranh khốc liệt mới giữa Intel và AMD bởi AMD chính là một trong những
đối tác giúp IBM phát triển thành công công nghệ nói trên.
Các chuyên gia trong ngành bán dẫn đánh giá rất cao giải pháp mới của Intel và IBM.
Bước tiến này đánh dấu nỗ lực của các hãng trong việc tìm ra giải pháp tiếp tục duy trì bước
phát triển theo Định luật Moore đã được đưa ra từ năm 1965.
Theo đó, người đồng sáng lập Intel Gordon Moore dự báo số lượng transistor trên mỗi con
chip sẽ tăng lên gấp đôi sau mỗi 2 năm. Kể từ đó tới nay ngành công nghiệp chip vi xử lý đã
phát triển theo định luật này với sự ra đời của những con chip vi xử lý ngày một mạnh mẽ hơn
và có giá thành rẻ hơn.
Nhưng trong những năm gần đây ngành công nghiệp chip vi xử lý thế giới đã phải đối mặt
với một vấn đề vô cùng hóc búa. Đó là làm thế nào để giảm thiểu mức hao tổn điện tích của
transistor. Nếu không giải quyết được bài toán này, định luật Moore có nguy cơ bị mất tác dụng.
Nguyên nhân chính gây ra tình trạng hao tổn điện tích ở các con transistor chính là ở loại
vật liệu được dùng để sản xuất ra nó. Loại vật liệu này đã được dùng trong suốt 40 năm qua.
Giải pháp của Intel và IBM là một loại vật liệu hoàn toàn mới không chỉ có khả năng giúp giảm
6

thiểu mức tiêu hao năng lượng mà còn giúp tăng cường hiệu xuất vận hành của các transistor.
Intel tuyên bố loại vật liệu này có thể giúp gia tăng 20% hiệu xuất hoạt động của transistor.
Trong khi đó, IBM chưa tiết lộ bất kỳ chi tiết nào liên quan đến thành quả nghiên cứu của họ.
"Bước tiến mới của Intel và IBM đã thổi một luống sức sống mới vào trong ngành công
nghiệp chip vi xử lý thế giới, giúp cho ngành tiếp tục duy trì bước phát triển theo định luật
Moore và mở ra cánh cửa cho những bước phát triển nhanh hơn trong tương lai," ông David
Lammers - Giám đốc điều hành mạng xã hội dành riêng cho những người yêu thích công nghệ
bán dẫn WeSRCH.com - nhận định.
Intel có lẽ là hãng đầu tiên ứng dụng công nghệ mới này vào trong sản phẩm thực tế với
thông báo ứng dụng thành công vật liệu mới trong trong một con chip vi xử lý sản xuất trên dây
chuyền công nghệ 45-nanometer. Dự kiến công nghệ này sẽ được đưa vào sản xuất đại trà trong
nửa cuối năm nay.
Công nghệ mới sẽ cho phép Intel giảm hơn nữa kích thước của bản mạch các con chip vi
xử lý và tích hơp nhiều nhân hơn trên một con chip đơn.
IBM cho biết hãng này sẽ bắt đầu ứng dụng công nghệ bán dẫn mới vào các con chip vi xử
lý dành cho máy chủ trong năm 2008 tới đây.

Keo khí - vật liệu siêu nhẹ cho tương lai

Keo khí có tính cách nhiệt cao.

Loại vật liệu siêu nhẹ này quả thực chỉ nặng hơn... không khí một chút nhưng lại có khả
năng chịu lực tuyệt vời. Thực nghiệm cho thấy, một khối vật liệu mỗi chiều 2,5 cm, nặng không
quá 1 g, nhưng bền vững đến nỗi phải... dùng búa mới có thể đập vỡ!
Các nhà nghiên cứu thuộc nhóm Bing Fung, Đại học Oklahoma, Mỹ, vừa chế tạo thành
công loại keo khí (aerogel) mới nhất, có thể giúp giấc mơ của những kỹ sư trở thành hiện thực.
Thực ra, keo khí đã được phát hiện từ đầu những năm 30. Nhưng đến thập kỷ 70, người ta
tập trung vào cao su và chất dẻo nhiều hơn và keo khí gần như bị quên lãng, mãi gần đây nó
mới được quan tâm trở lại. Nhờ khả năng cách nhiệt và cách âm đặc biệt, năm 1997, keo khí đã
được Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) đưa vào sử dụng. Họ dùng loại vật liệu này để

bọc con tàu “Sojourner” tránh sự xâm nhập của nhiệt độ lạnh giá trên sao Hoả. Còn trên mặt
đất, keo khí đang được nghiên cứu ứng dụng trong việc chế tạo những cửa sổ cách nhiệt.
7


Aerogele được chế tạo từ nhiều vật liệu khác nhau như: dioxit silic, kim loại hoặc chất hữu
cơ như xenlulo. Chất liệu được hoà tan trong nước và rượu, sau đó, trong quá trình hong khô,
người ta phun vào những tia khí để lớp keo này định dạng. Bằng cách đó, người ta có được một
loại vật liệu siêu nhẹ, 99% là không khí, có hình như tổ ong. Vì có màu sắc như những lớp khói
xếp lên nhau, keo khí còn có tên gọi là “khói đông lạnh”.
Từ xưa đến nay các nghiên cứu keo khí chủ yếu tập trung sử dụng dioxit silic, vì vậy vật
liệu mà họ tạo ra thường rất giòn. Fung và những đồng nghiệp của ông đã tập trung nghiên cứu
theo hướng sử dụng chất liệu hữu cơ từ xenlulo nhiều hơn, và loại keo khí mà ông chế ra có độ
bền cao hơn gấp 10 lần so với những loại keo trước đây!

Composite cacbon: Vật liệu mới để thay xương
Nhờ có mảnh ghép cacbon do trong nước sản xuất nên bác sĩ hiện có thể bịt kín
khuyết xương vòm sọ mà không cần phải phẫu thuật để lấy xương tự thân, giảm bớt đau
đớn cho bệnh nhân.

TS Phan Văn An.

Mảnh ghép xương sọ bằng tổ hợp cacbon nói trên chính là thành quả sau gần 10 năm
nghiên cứu của các chuyên gia thuộc Viện Ứng dụng Công nghệ (Bộ Khoa học và Công nghệ).
Tất cả bắt đầu từ năm 1995 khi TS Phan Văn An, Giám đốc Trung tâm Công nghệ Vật liệu,
cùng cộng sự thực hiện Dự án chuyển giao công nghệ từ Viện Niigrafit (Nga) \'\'Xây dựng và
ứng dụng công nghệ vật liệu chứa cacbon và composite cacbon tại Việt Nam\'\'. Dựa trên công
nghệ của Nga, tận dụng các mối quan hệ hợp tác với nhiều viện nghiên cứu của Mỹ, Nhật Bản,
Đức cũng như nghiên cứu tài liệu mới nhất về công nghệ nano, nhóm chuyên gia đã phát triển
công nghệ theo mục tiêu ứng dụng của họ - vật liệu cacbon y sinh - vì đó là công nghệ có tiềm

năng rất lớn trong y học.
Cho tới nay, công nghệ chế tạo vật liệu cacbon y sinh đã được hoàn thiện. Sử dụng công
nghệ này, một xưởng sản xuất tại Viện Ứng dụng Công nghệ đang sản xuất một số sản phẩm
cao cấp trong y tế, rất phù hợp với điều kiện của người Việt Nam. Một trong số đó là mảnh ghép
xương sọ.

8


Băng cacbon không dính da ACN do Viện Ứng dụng Công nghệ sản xuất. Điểm đặc biệt là băng không dính da,
hút dịch tốt và có thể dùng lại 5-7 lần bằng cách rửa sạch hoặc luộc trong nước sôi. Giá thành của một tấm băng
là 24.000VNĐ so với băng cùng loại của Mỹ và Đức (chừng 150.000 VNĐ). Việt Nam, Mỹ và Đức là ba quốc
gia sản xuất được băng cacbon không dính da.

Vật liệu làm mảnh ghép là tổ hợp cacbon hay composite cacbon - một loại polymer được
trộn lẫn với sợi cacbon theo tỷ lệ nhất định. Nó tương thích sinh học với cơ thể con người,
nghĩa là có độ bền, xốp, độ dẫn nhiệt và độ dày gần giống xương sọ. Để chế tạo mảnh ghép,
nhóm nghiên cứu sử dụng phương pháp thống kê gia công có sự hỗ trợ của máy tính: máy tính
chụp hộp sọ của nhiều người rồi lấy giá trị trung bình độ cong vòm sọ của người Việt Nam để
làm khuôn. Sau đó, khuôn được sử dụng để đúc hộp sọ bằng composite cacbon. Khi có người bị
khuyết xương vòm sọ, bác sĩ sẽ đo vùng khuyết đó rồi cắt một miếng tương tự trên hộp sọ
composite cacbon để ghép vào chỗ khuyết. Vị trí khuyết xương thường là trán, thái dương, đỉnh
và chẩm.
Theo bác sĩ Tô, trên thế giới hiện chỉ có Nga và Việt Nam sử dụng vật liệu này làm tấm vá
xương sọ. Cho tới nay, trên cả nước đã có hơn 400 bệnh nhân được thay thế khuyết tật sọ não
bằng tổ hợp cacbon. Hàng trăm bệnh nhân được theo dõi trên 5 năm. Kết quả cho thấy không có
sự cố nào xảy ra, tương thích sinh học tốt, không bị thải loại, không gây ung thư, và không bị ăn
mòn.
Lợi thế của mảnh ghép composite cacbon so với các vật liệu khác là giá thành thấp
(350.000 VNĐ/miếng), rẻ hơn 40 lần so với miếng vá phẳng bằng titan nhập từ Mỹ và Đức,

giúp bệnh nhân nghèo có cơ hội chữa bệnh với chi phí thấp. Ngoài ra, nó không cản quang như
titan nên cho phép bác sĩ thăm dò não về sau. Mảnh ghép composite cacbon cũng như rẻ hơn 3
lần so với xi măng PMMA. Nhược điểm của PMMA là rất khó nặn thành hình dạng phù hợp
với lỗ khuyết và đông cứng nhanh khi nặn. Vì vậy, nhiều bệnh nhân phải phẫu thuật lại do mảnh
ghép xi măng bị sụt vào phía trong, không thoả mãn chất lượng thẩm mỹ. Đối với những lỗ
khuyết xương nhỏ ở vòm sọ, bác sĩ có thể lấy xương sườn và xương chậu của chính bệnh nhân
(xương tự thân) để vá. Tuy nhiên, điều đó đồng nghĩa với việc bệnh nhân phải trải qua một cuộc
phẫu thuật nữa, rất đau đớn, có nguy cơ nhiễm trùng.
Không dừng lại ở một sản phẩm
Không chỉ có mảnh ghép xương sọ, TS Phan Văn An cùng cộng sự còn nghiên cứu, chế tạo
xương pirocacbon xốp dùng để trám ổ khuyết xương. Đó là những miếng cacbon dưới dạng bán
thành phẩm có độ dày 1-2cm, rộng 5-15cm và dài 10-15cm. Để sản xuất cacbon xốp, nhóm đã
tạo các vi cầu cacbon, bên trong chứa không khí, rồi dùng một số vật liệu polymer để liên kết vi
cầu. Sau khi trải qua quá trình cacbon hoá cũng như nhiệt phân, họ thu được xương pirocacbon
xốp. Một mảnh cacbon xốp dài 10-15cm có thể dùng cho khoảng 10 bệnh nhân, với giá thành
khoảng 4 triệu đồng/tấm, rẻ hơn 5-10 lần so với xương Interpore 200 của Mỹ và Hydroxyapatite
của Italia. Hiện tại chỉ có Nga và Việt Nam sử dụng loại vật liệu này để trám ổ khuyết xương.
Trong năm 2003, PGS.TS Nguyễn Ngọc Liêm thuộc Bệnh viện Trung ương Quân đội 108
đã thử nghiệm nạo u xương lành tính cho 15 bệnh nhân rồi dùng pyrocacbon xốp trám đầy ổ
khuyết. Kết quả theo dõi 2 năm sau mổ cho thấy ổ trám vững, không bị thải loại, không có viêm
nhiễm, chức năng khớp lân cận bình thường, bệnh nhân đi lại, tì nén không đau. Do có các lỗ
9


xốp nên sau một thời gian trám, các tổ chức xương phát triển xuyên qua phần trám. Nói cách
khác, cacbon xốp đóng vai trò như giá cố định cho sự phát triển của cốt bào.

Trước khi ghép.

Trong khi ghép mảnh cacbon.

Sau khi ghép.
TS An và sản phẩm ống chân giả làm
bằng cacbon.

10