2026-07-06
Hôm nay, các vi cầu thủy tinh rỗng hiệu suất cao của Công nghệ Hải Nhu lại một lần nữa được *Nhật báo Khoa học và Công nghệ* vinh danh là “Sản phẩm mới chủ chốt – Trung Quốc Đổi mới”!
Là công ty đầu tiên tại Trung Quốc sở hữu quyền sở hữu trí tuệ độc lập và đạt được sản xuất quy mô công nghiệp, quy trình sản xuất độc quyền của Công nghệ Hải Nhu đã phá vỡ thành công sự độc quyền quốc tế, đẩy nhanh tốc độ thay thế hàng nội địa.
Toàn văn báo cáo được cung cấp dưới đây, mời quý vị chứng kiến năng lực vượt trội của doanh nghiệp “vật liệu nhẹ Trung Quốc” này.
Gần đây, Cục Sở hữu Trí tuệ Quốc gia Trung Quốc đã công bố “Danh sách các ứng cử viên Doanh nghiệp Trình diễn Sở hữu Trí tuệ Quốc gia (2025-2027)”, trong đó Công ty TNHH Công nghệ Hải Nhu Sơn Tây (sau đây gọi là “Hải Nhu Sơn Tây”) có tên trong danh sách. Là doanh nghiệp nội địa đầu tiên sở hữu quyền sở hữu trí tuệ độc lập và đạt được sản xuất quy mô công nghiệp các vi cầu thủy tinh rỗng hiệu suất cao (sau đây gọi là “vi cầu rỗng”), quy trình sản xuất độc quyền của Hải Nhu Sơn Tây đã phá vỡ sự độc quyền quốc tế.
“Sau hơn một thập kỷ nghiên cứu và phát triển chuyên sâu, chúng tôi đã phát triển thành công quy trình sản xuất vi cầu rỗng”, ông Thẩm Bằng Trạm, Chủ tịch công ty, giải thích. “Hiệu suất toàn diện của vi cầu rỗng được sản xuất bằng quy trình này đã đạt đến trình độ tiên tiến quốc tế, với một số mẫu dẫn đầu thế giới về các chỉ số cốt lõi như cường độ nén và phân bố kích thước hạt.”
Vi cầu rỗng là những quả cầu rỗng kích thước micromet làm từ thủy tinh borosilicate kiềm-vôi; chúng được chứa đầy khí trơ, có thành ngoài cực mỏng, cực nhẹ nhưng có khả năng chịu nén cao. Ba mươi tám triệu vi cầu rỗng chỉ nặng 1 gram, với cường độ nén tối đa vượt quá 180 megapascal. Nhờ các đặc tính cốt lõi là nhẹ nhưng bền, cách nhiệt, chống ăn mòn và có hằng số điện môi thấp, vi cầu rỗng đã trở thành một vật liệu quan trọng không thể thiếu trong chuỗi công nghiệp vật liệu composite tiên tiến, với nhiều ứng dụng đa dạng.
Vật liệu chuyên dụng thiết yếu cho khai thác dầu khí ngoài khơi
Gần đây, tại một căn cứ hoạt động của Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Trung Quốc (CNOOC) ở phía đông Biển Đông, các ống khoan đang tiến sâu vào vùng nước sâu hơn một km. Các nhà điều hành tại chỗ giải thích rằng, sau khi hoàn thành khoan, vữa xi măng chứa vi cầu rỗng sẽ được bơm vào không gian vòng giữa giếng khoan và tầng đá xung quanh, tạo thành một vòng xi măng có mật độ thấp, cường độ nén cao, giúp nâng cao chất lượng xi măng hóa và đảm bảo an toàn cho việc phát triển dầu khí.
“Đây là giai đoạn quan trọng trong thăm dò và phát triển dầu khí dưới đáy biển sâu. Trong xi măng hóa nước sâu, việc sử dụng vữa xi măng mật độ cao thông thường có thể dễ dàng làm nứt các tầng đáy biển mỏng manh, dẫn đến mất dung dịch khoan”, ông Thẩm Bằng Trạm nói. “Thêm một tỷ lệ nhất định vi cầu rỗng vào vữa xi măng giúp nó có mật độ thấp và cường độ nén cao, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cho xi măng hóa giếng khoan ngoài khơi nước sâu.”
Trong một thời gian dài, vi cầu rỗng được sử dụng trong khai thác dầu của Trung Quốc phải nhập khẩu từ nước ngoài. “Hơn 75% thị phần nội địa bị các sản phẩm nước ngoài độc quyền, và các công ty nước ngoài áp đặt các lệnh cấm công nghệ nghiêm ngặt, giám sát việc sử dụng sản phẩm của họ và buộc thu hồi vật liệu chưa sử dụng và vật liệu cắt vụn”, ông Triệu Huy Long, Thư ký Hội đồng Quản trị của Hải Nhu Sơn Tây, thừa nhận.
Năm 2015, Hải Nhu Sơn Tây đã đạt được bước đột phá trong sản xuất hàng loạt vi cầu rỗng, ngay lập tức được cung cấp cho các căn cứ hoạt động dầu khí ngoài khơi nước nông của Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Trung Quốc (CNOOC). Khối lượng cung cấp tăng dần hàng năm từ 80 tấn trong giai đoạn thử nghiệm lên hàng trăm rồi hàng nghìn tấn, mở rộng ra tất cả các phạm vi hoạt động theo độ sâu nước. Đến nay, Hải Nhu Sơn Tây đã cung cấp hơn 10.000 tấn vi cầu rỗng, đạt 100% nguồn cung vi cầu thủy tinh rỗng chuyên dụng của CNOOC cho các hoạt động xi măng hóa.
“Vi cầu rỗng chúng tôi sản xuất có hiệu suất tương đương với sản phẩm nước ngoài, nhưng chi phí chỉ bằng một phần ba giá nhập khẩu”, ông Thẩm Bằng Trạm cho biết. “Quan trọng hơn, chúng tôi đã đạt được quyền kiểm soát độc lập đối với các công nghệ then chốt trong lĩnh vực vật liệu xi măng hóa dầu khí ngoài khơi.”
Hàng chục nghìn thí nghiệm để giải quyết các thách thức công nghiệp
Tháng 10 năm 2023, Liên đoàn Công nghiệp Hóa chất và Dầu khí Trung Quốc đã chứng nhận rằng “Công nghệ Kỹ thuật và Ứng dụng Vi cầu Thủy tinh Rỗng cho Xi măng hóa Dầu khí Ngoài khơi” của Hải Nhu Sơn Tây đã đạt trình độ dẫn đầu quốc tế.
Là một vật liệu hiệu suất cao cho xi măng hóa dầu khí ngoài khơi, sản xuất quy mô công nghiệp vi cầu thủy tinh rỗng không phải là điều dễ dàng. “Khi chúng tôi bước vào lĩnh vực này, chúng tôi đối mặt với tình thế tiến thoái lưỡng nan do lệnh cấm công nghệ nước ngoài và thiếu tiền lệ trong nước cho công nghiệp hóa; chúng tôi rơi vào tình cảnh ‘ba không’: không bản vẽ kỹ thuật, không thiết bị sẵn có và không nhân tài chuyên môn”, ông Thẩm Bằng Trạm nhớ lại. Ông đã tài trợ thành lập một đội ngũ nghiên cứu và phát triển, bắt đầu với thử nghiệm 5 kg để tìm ra quy trình sản xuất công nghiệp.
Năm 2009, tại nhà máy Hải Nhu Sơn Tây nằm sâu trong dãy núi Thái Hành, đội ngũ R&D đã trộn các nguyên liệu thô như silicon dioxide thành một hỗn hợp sệt, sau khi trải qua các quy trình bao gồm nghiền, đồng nhất hóa và nung, chờ đợi sự ra đời của vi cầu rỗng. Khi lò cầu hóa nhiệt độ cao lần đầu tiên được đốt nóng rồi làm nguội, kết quả là một đống vi cầu thủy tinh rắn hoặc vón cục. “Chuyển từ thử nghiệm sang sản xuất công nghiệp, biến nghiên cứu thành kết quả thực tế không hề dễ dàng hơn nghiên cứu lý thuyết”, ông Thẩm Bằng Trạm nói. “Ngay cả một sai lệch nhỏ trong tỷ lệ nguyên liệu thô cho vi cầu rỗng cũng có thể dẫn đến sản phẩm cuối cùng khác biệt lớn; nếu nhiệt độ thiêu kết cao hơn chỉ vài độ C, cấu trúc rỗng có thể bị sụp đổ.”
Những chồng sổ ghi chép dữ liệu thí nghiệm đã ngả vàng xếp cao, trong khi những đống sản phẩm lỗi nặng nề đè nặng lên tinh thần của họ. Thông qua các lần thử lặp đi lặp lại và điều chỉnh thông số – tiến triển từ thử nghiệm quy mô nhỏ đến quy mô lớn và hàng chục nghìn lần thử sai – đội ngũ R&D, bằng sự nỗ lực không ngừng, đã xác định được tất cả các dữ liệu và quy trình quan trọng cần thiết cho sản xuất công nghiệp vi cầu rỗng vào năm 2012: chuẩn bị hỗn hợp nguyên liệu đa thành phần, tạo hình khối xanh thông qua tạo hạt phun chính xác, và sau đó làm cứng tức thời thành hạt bằng ngọn lửa nhiệt độ cao.
Tuy nhiên, bước đột phá trong quy trình sản xuất chỉ là bước đầu tiên. Hàng chục thiết bị chuyên dụng cần thiết cho sản xuất vi cầu rỗng không có sẵn ở Trung Quốc vào thời điểm đó; mọi thứ từ thiết bị sấy khô đến lò tạo hạt cốt lõi đều phải tự phát triển. Đối với một máy sấy tùy chỉnh duy nhất, đội ngũ R&D đã đi đến tận Giang Tô, làm việc với các kỹ thuật viên của nhà sản xuất để tinh chỉnh nguyên mẫu sáu hoặc bảy lần trước khi đạt được thành công. “Là thiết bị cốt lõi, lò tạo hạt phải có khả năng kiểm soát chính xác ngọn lửa trong phạm vi 600-1.000°C để đảm bảo vi cầu rỗng đi qua ngọn lửa đồng đều”, ông Triệu Huy Long nói. “Chúng tôi đã vẽ bản thiết kế và hướng dẫn một nhà sản xuất ở phía nam trong quá trình sản xuất; phải mất hàng chục vòng sửa đổi trước khi chúng tôi cuối cùng sản xuất được một lò nung đáp ứng thông số kỹ thuật của chúng tôi.”
Bắt đầu từ con số không và mở rộng dần, Hải Nhu Sơn Tây đã tiến từ các thử nghiệm 5 kg lên các thử nghiệm quy mô nhỏ với hàng trăm kg, và sau đó là các thử nghiệm thí điểm quy mô tấn, áp dụng phương pháp “mở rộng quy mô từng bước” để giải quyết các thách thức như điều chỉnh thiết bị cho vi cầu rỗng và ổn định quy trình từng bước một. Năm 2015, Hải Nhu Sơn Tây đã thành lập dây chuyền sản xuất công nghiệp đầu tiên của Trung Quốc, và năm 2023, đã hoàn thành dây chuyền sản xuất quy mô 10.000 tấn duy nhất của cả nước.
Tiến vào Đại dương Xanh của các Ứng dụng Vi cầu Rỗng
“Công viên Công nghiệp Vật liệu Mới Vi cầu Rỗng Hiệu suất Cao Hải Nhu mà chúng tôi đang xây dựng tại Khu Phát triển Kinh tế Cao Bình, Sơn Tây, đã được đưa vào danh sách các dự án cấp tỉnh trọng điểm của Sơn Tây trong năm nay. Với sự hỗ trợ của các cơ quan chức năng có liên quan, đất đai cho dự án đã được đảm bảo. Chúng tôi hiện đang hoàn tất các thủ tục sơ bộ, như đánh giá tác động môi trường và đánh giá hiệu quả năng lượng, và việc xây dựng sẽ sớm bắt đầu”, ông Triệu Huy Long cho biết.
Năm nay, Hải Nhu Sơn Tây đang đầu tư 750 triệu nhân dân tệ vào việc xây dựng công viên công nghiệp, với công suất thiết kế 30.000 tấn và dự kiến sẽ hoàn thành và đi vào hoạt động vào năm tới. “Công suất sản xuất hàng năm hiện tại của chúng tôi là 15.000 tấn; với việc bổ sung 30.000 tấn này, công viên công nghiệp sẽ trở thành cơ sở sản xuất thông minh lớn nhất thế giới về vi cầu rỗng”, ông Triệu Huy Long nói. Ông nói thêm rằng sau khi công viên công nghiệp hoàn thành, vi cầu rỗng sẽ không chỉ được sử dụng trong khai thác dầu mà còn dự kiến sẽ tìm thấy ứng dụng trong các lĩnh vực như hàng không vũ trụ và điện tử.
Để đạt được điều này, Hải Nhu Sơn Tây đã thiết lập một khuôn khổ nghiên cứu và phát triển bao gồm “liên minh – viện nghiên cứu – trung tâm kỹ thuật – trạm làm việc”, hình thành một ma trận toàn diện giữa ngành công nghiệp – học thuật – nghiên cứu – ứng dụng bao gồm nghiên cứu cơ bản, chuyển đổi kỹ thuật và hỗ trợ công nghiệp, qua đó liên tục thúc đẩy đổi mới trong nghiên cứu và phát triển vi cầu rỗng.
Vi cầu rỗng của Hải Nhu Sơn Tây đang mở rộng sang các lĩnh vực như trí tuệ nhân tạo, bán dẫn, kinh tế tầm thấp và xây dựng hiện đại. “Chúng tôi cũng đã phát triển chín sản phẩm mới ra mắt thị trường, bao gồm vật liệu nổi rắn vi cầu rỗng, vật liệu composite giống gỗ polyurethane có thể gia công, và vi cầu thủy tinh rỗng hiệu suất cao với kích thước hạt nhỏ và hằng số điện môi thấp được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng 5G”, ông Thẩm Bằng Trạm cho biết. Ông nói thêm rằng một số sản phẩm đã được xác nhận ứng dụng quy mô lớn bởi các doanh nghiệp hàng đầu trong nhiều lĩnh vực, trực tiếp phục vụ các khách hàng như BYD và Tập đoàn Khoa học và Công nghiệp Hàng không Vũ trụ Trung Quốc.
Hải Nhu Sơn Tây là một doanh nghiệp “Siêu nhỏ Khổng lồ” cấp quốc gia, chuyên biệt, tinh tế, độc đáo và đổi mới (SRUI) chuyên sản xuất vi cầu rỗng, với mục tiêu “trở thành doanh nghiệp hàng đầu thế giới về vật liệu mới vi cầu”. Ông Thẩm Bằng Trạm tuyên bố: “Chúng tôi dự định tiếp tục đào sâu chuyên môn trong lĩnh vực vật liệu mới vi cầu rỗng, qua đó đặt nền móng vững chắc về vật liệu mới cho an ninh của các ngành chiến lược quốc gia!”
Nguồn: Nhật báo Khoa học và Công nghệ
Gửi yêu cầu của bạn trực tiếp đến chúng tôi
