Trung Quốc: Phát triển chất tạo màu mới từ đất hiếm, thân thiện môi trường
Tin Quốc tế - Ngày đăng : 17:00, 03/02/2026
Trung Quốc: Phát triển chất tạo màu mới từ đất hiếm, thân thiện môi trường
Các nhà khoa học Trung Quốc phát triển loại chất tạo màu mới từ đất hiếm, thân thiện môi trường và an toàn với sức khỏe.
Nhóm nghiên cứu do giáo sư Dong Bin, Đại học Dân tộc Đại Liên (Trung Quốc), dẫn dắt đã phát triển thành công một loại chất tạo màu thân thiện với môi trường từ các nguyên tố đất hiếm, vốn được coi là “vitamin công nghiệp” trong nhiều lĩnh vực sản xuất.
Theo nhóm nghiên cứu, chất tạo màu mới không chỉ đảm bảo an toàn cho sức khỏe con người mà còn có độ bền cao và chi phí thấp hơn đáng kể so với nhiều sản phẩm đang lưu hành trên thị trường.
Trong nhiều năm qua, các chất tạo màu công nghiệp truyền thống thường chứa kim loại nặng như chì, cadmium hay thủy ngân. Mặc dù giúp màu sắc bền và rực rỡ, những thành phần này tiềm ẩn nguy cơ lớn đối với sức khỏe con người.
Ngay cả khi được phủ lớp bảo vệ, kim loại nặng vẫn có thể thôi nhiễm trong điều kiện nhiệt độ cao hoặc khi tiếp xúc với axit mạnh, bao gồm cả axit dạ dày nếu trẻ em vô tình nuốt phải đồ chơi. Việc phơi nhiễm kéo dài có thể gây tổn thương hệ thần kinh, thận và làm suy giảm chức năng tạo máu.
Bước ngoặt của nghiên cứu đến từ việc các nhà khoa học phát hiện ion đất hiếm có khả năng hấp thụ và phản xạ ánh sáng tương tự các sắc tố hiệu suất cao truyền thống. Tuy nhiên, việc đưa đặc tính này vào ứng dụng thực tế gặp nhiều thách thức.
Các ion đất hiếm tương tác mạnh với ánh sáng nhưng lại rất nhạy cảm, thường tạo ra màu sắc nhạt và dễ thay đổi theo điều kiện chiếu sáng. Điều này khiến chúng khó sử dụng trong sơn, nhựa hay các sản phẩm tiêu dùng thông thường.
Để khắc phục hạn chế trên, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn silicoaluminate làm vật liệu nền. Đây là loại khoáng chất phong phú trong tự nhiên nhưng có cấu trúc phức tạp, gây khó khăn cho việc xác định vị trí ổn định của ion đất hiếm trong tinh thể.
Theo nhà nghiên cứu Luo Xixian, nếu ion đất hiếm nằm không đúng vị trí trong cấu trúc tinh thể, màu sắc sẽ bị biến dạng. Nhóm đã điều chỉnh môi trường hóa học xung quanh để các ion có thể chuyển đổi hiệu quả giữa các mức năng lượng, từ đó tạo ra màu sắc đậm và ổn định hơn.
Do hành vi của ion đất hiếm trong tinh thể rất khó mô phỏng bằng máy tính, các nhà khoa học đã lựa chọn phương pháp thử nghiệm thực tế. Trong nhiều năm, nhóm tiến hành hơn một nghìn thí nghiệm có định hướng và kiểm chứng hàng nghìn tổ hợp vật liệu khác nhau.
Kết quả cho thấy các chất tạo màu mới duy trì màu sắc ổn định trong nhiều điều kiện ánh sáng, đồng thời có khả năng chịu nhiệt và chống oxi hóa tốt. Sản phẩm không bị phai màu khi tiếp xúc lâu với ánh nắng hoặc trong quá trình gia công công nghiệp ở nhiệt độ cao.
Bên cạnh độ bền, ưu thế về chi phí cũng là điểm nổi bật. Nhờ sử dụng các khoáng chất phổ biến cùng những nguyên tố đất hiếm đang có nhu cầu thấp, nhóm nghiên cứu ước tính giá thành sản phẩm có thể thấp hơn khoảng 60 phần trăm so với các chất tạo màu cao cấp hiện nay.
Đến nay, nhóm đã phát triển thành công các sắc tố có độ bão hòa cao thuộc bốn hệ màu chính gồm xanh lá, vàng, cam và đỏ.
Giới khoa học đánh giá cao ý nghĩa thực tiễn của công trình này. Trong bối cảnh đất hiếm chủ yếu được sử dụng cho xe điện, tuabin gió hay thiết bị điện tử, các chất tạo màu mới mở ra hướng ứng dụng vật liệu tiên tiến vào những sản phẩm tiêu dùng quen thuộc như đồ chơi và vật dụng gia đình.
Hiện nhóm nghiên cứu đã ký thỏa thuận sơ bộ để xây dựng dây chuyền sản xuất thử nghiệm với công suất 500 tấn tại Khu Phát triển Mới Kim Phổ, tỉnh Liêu Ninh. Đồng thời, các nhà khoa học tiếp tục mở rộng dải màu, hướng tới mục tiêu thay thế hoàn toàn các chất tạo màu độc hại trong hàng tiêu dùng.
Theo giáo sư Dong Bin, mục tiêu dài hạn của dự án là đưa các vật liệu không độc hại trở thành lựa chọn phổ biến và mặc định trong đời sống hằng ngày.
