Kết nối trí tuệ và sáng tạo từ sân chơi thi khoa học kỹ thuật

Đặc biệt, năm nay, cuộc thi còn ghi nhận sự liên kết, phối hợp giữa học sinh liên trường, giữa trường phổ thông với các đơn vị nghiên cứu khoa học kỹ thuật (KHKT) để dự án hoàn hiện và có tính khả thi cao hơn.

Dự án giải Nhất từ đôi bạn thân khác trường

Dự án “Nghiên cứu chế tạo mực in dẫn điện trên cơ sở graphene (graphen) từ graphit Việt Nam cho các ứng dụng thông minh” xuất sắc giành giải Nhất cuộc thi KHKT học sinh trung học tỉnh Nghệ An năm học 2021-2022. Đây là dự án có nhiều điểm đặc biệt, trước hết ở nhóm tác giả học khác trường, gồm Trần Bùi Huy Hoàng - Trường THPT Hà Huy Tập (TP Vinh) và Phùng Đình An Khang - Trường THPT chuyên Phan Bội Châu.

Huy Hoàng và An Khang là bạn chơi thân với nhau từ nhỏ, nhưng khi lên lớp 10 lại trúng tuyển vào 2 trường THPT khác nhau. Dù vậy, cả 2 vẫn thường xuyên học chung, chơi chung và cùng đam mê nghiên cứu khoa học lĩnh vực Hóa – Sinh. Và dự án KHKT lần này cũng là đề tài mà các bạn ấp ủ từ lâu, với việc tạo ra loại mực in có thể dẫn nhiệt, dẫn điện dễ dàng từ vật liệu graphene.

Theo cô Nguyễn Thị Hoài An - giáo viên Hóa học - Trường THPT Hà Huy Tập – giáo viên hướng dẫn Huy Hoàng và An Khang cho hay, graphene là loại vật liệu mới và ít người biết đến. Graphene được giới thiệu lần đầu tiên về các tính chất điện tử năm 2004 (phát hiện bởi Andre Geim and Kostya Novoselov, chủ nhân giải Nobel Vật lý năm 2010). 

Ở Việt Nam, nghiên cứu ứng dụng vật liệu này còn đang hạn chế, chủ yếu ở mức độ lý thuyết chuyên sâu chứ chưa ứng dụng ở quy mô công nghiệp. “Vì thế, khi 2 bạn học sinh đưa ra ý tưởng nghiên cứu chế tạo mực in dẫn điện trên cơ sở graphene, tôi có phần ngạc nhiên nhưng cũng thấy thú vị, hào hứng và sẵn sàng đồng hành hỗ trợ”, cô Hoài An nói.

Thời điểm bắt tay vào nghiên cứu dự án, cả cô lẫn trò gặp nhiều khó khăn do ảnh hưởng bởi dịch Covid-19. Nhiều cuộc thảo luận, phân tích phải thực hiện online, và không ít lần thí nghiệm trực tiếp phải hoãn do giãn cách. Vật liệu graphene cũng là một vật liệu rất mới, các tài liệu liên quan chủ yếu là của nước ngoài. Trong quá trình nghiên cứu, Trần Bùi Huy Hoàng và An Khang còn tham gia thêm khóa học tiếng Anh chuyên ngành Hóa học để phục vụ việc đọc và tìm kiếm tài liệu.

“Khi đọc các tài liệu, em và bạn Hoàng phát hiện ra nhiều ứng dụng tuyệt vời của vật liệu Graphen. Tuy nhiên, để chế tạo thành công sản phẩm thì chúng em không ít lần thất bại. Mỗi lần như vậy, chúng em lại thí nghiệm, thực nghiệm lại trên các vật liệu và tỷ lệ khác. Trong quá trình đó, có nhiều lần chúng em phải nhờ thầy cô, nhà trường liên hệ với các Viện nghiên cứu để gửi mẫu ra phân tích, cho ra kết quả”, An Khang chia sẻ.

Theo đó, 2 nhà trường đã liên hệ với Viện Kỹ thuật quân sự và Viện Hàn lâm và Khoa học công nghệ Việt Nam để thực hiện các phép đo mẫu nghiên cứu, thí nghiệm của nhóm học sinh.

Nói về tính ứng dụng của dự án này, An Khang và Huy Hoàng nêu ví dụ: Bằng chiếc bút có chứa mực in dẫn điện trên cơ sở graphene, chỉ cần một đường vẽ trên tấm bìa cacton và một số thiết bị đơn giản khác, vật liệu này có thể tạo ra điện và giúp thắp sáng một cây thông Noel với rất nhiều bóng điện trang trí. Tất nhiên, để cho ra kết quả này, 2 bạn cũng nhiều lần chứng kiến cây thông không thể phát sáng do tỷ lệ và mực in chưa thành công.

Tuy nhiên, các lần thử nghiệm đã mở ra hướng nghiên cứu mới về loại vật liệu này có tính khả thi. Với sự sáng tạo, mới lạ và tính ứng dụng cao, dự án của An Khang và Huy Hoàng cũng được Nghệ An chọn là 1 trong ba dự án được Ban giám khảo chọn tham dự cuộc thi Khoa học kỹ thuật cấp quốc gia.

Quan tâm đến sức khỏe cộng đồng

Cuộc thi KHKT năm nay, Trường THPT Hà Huy Tập (TP Vinh, Nghệ An) còn có 1 dự án nữa giành được giải Nhất là “Thiết bị phát hiện và triển khai khí độc trong phòng kín”. Em Đặng Tiến Hùng – 1 trong 2 tác giả học lớp 11T cho biết, người dân ngày càng sử dụng nhièu thiết bị hỗ trợ để có cuộc sống chất lượng hơn như máy điều hoà, máy sưởi, máy phát điện, ô tô...

Nhưng trong quá trình sử dụng, nhiều tai nạn không may xảy ra gây thiệt hại lớn về người hoặc tài sản. Ví dụ như vụ cháy phòng trà ở số 146 Đinh Công Tráng (TP Vinh) vào tháng 6/2021 khiến 6 người tử vong. Hay vụ hai học sinh bị tử nạn khi sử dụng bếp than tổ ong để sưởi ấm.

Vì vậy, các em đã mong muốn có thiết bị cảnh báo khí độc CO. Từ kiến thức Vật lý, Hóa học, nhóm tác giả vẽ sơ đồ nguyên lý các mạch điện để điều khiển hoạt động các chức năng của máy theo yêu cầu, sử dụng cảm biến để đo chất lượng. Sản phẩm hoàn thành có ưu điểm là nhỏ, gọn và chưa có trên thị trường, giá thành rẻ, phù hợp với điều kiện của đại đa số người cần sử dụng.

Năm nay, nhiều nhóm tác giả có chung hướng nghiên cứu những biện pháp phòng ngừa Covid-19. Trong đó, học sinh ở huyện Quỳnh Lưu, Diễn Châu đưa ra giải pháp nâng cao hiểu biết về kỹ năng phòng chống dịch. Học sinh huyện Diễn Thành có dự án hệ thống giám sát quá trình kiểm tra đánh giá trực tuyến. Bên cạnh đó còn có những sản phẩm rô- bốt hỗ trợ phòng chống dịch, thiết bị nhận dạng hỗ trợ phòng chống dịch, cổng trường an toàn phòng chống dịch bệnh... 

Em Vũ Thành Đạt – Trường THPT Nghi Lộc 3 (huyện Nghi Lộc) - tác giả dự án “Rô bốt hỗ trợ phòng chống dịch” giành giải Nhì cuộc thi cho biết, khi bắt tay vào nghiên cứu, em cũng từng băn khoăn. Vì tìm hiểu trên thị trường đã có nhiều thiết bị tự động, robot phục vụ tại bệnh viện với giá thành từ 25-50 triệu đồng.

“Cảm giác khi mình nghiên cứu, sáng tạo ra sản phẩm nhưng hóa ra nhiều người đã làm trước, thậm chí có sản phẩm bán ra thị trường rồi khiến chúng em hụt hẫng và có chút áp lực. Nhưng sau đó, em thấy mừng vì chứng tỏ suy nghĩ, sáng tạo của mình có tính khả thi. Em với bạn và giáo viên hướng dẫn đã nghiên cứu, đưa ra thiết kế mới với chức năng tương tự nhưng giá thành trẻ hơn, cấu tạo đơn giản”, Vũ Thành Đạt tâm sự.

Sau hơn nửa năm để sản phẩm từ trang giấy thành mô hình, robot thông minh của nhóm học sinh Trường THPT Nghi Lộc 3 đã được hoạt động, được điều khiển từ xa với khoảng cách 400-500m. Robot này hỗ trợ nhân viên y tế tại các khu cách ly và khu điều trị trên địa bàn như: vận chuyển thức ăn, thuốc men, nhu yếu phẩm và các đồ vật khác từ khu vực tập kết (ở ngoài khu cách ly) đến các buồng bệnh (trong khu cách ly).

Không chỉ vậy, robot còn được trang bị hệ thống rửa tay sát khuẩn tự động, có thể tự gắp và di chuyển đồ vật tải trọng lên tới 80kg; được trang bị camera để ghi, phát trực tiếp quá trình vận hành.