Làm chủ vật liệu mới để tham gia chuỗi giá trị toàn cầu

Để tìm lời giải cho bài toán làm chủ công nghệ vật liệu tiên tiến và chuẩn bị nguồn nhân lực chất lượng cao cho chiến lược này, phóng viên Báo Nhân Dân đã có cuộc trao đổi với Giáo sư, Tiến sĩ khoa học Nguyễn Đình Đức, Giám đốc Phòng Thí nghiệm vật liệu và kết cấu tiên tiến, nguyên Chủ tịch Hội đồng Trường đại học Công nghệ (Đại học Quốc gia Hà Nội).

Phóng viên: Thưa Giáo sư, là một nhà khoa học dành nhiều thập kỷ nghiên cứu về vật liệu composite và các kết cấu tiên tiến, ông nhìn nhận thế nào về việc Tổng Bí thư, Chủ tịch nước xếp “vật liệu mới” vào nhóm ưu tiên chiến lược trong giai đoạn này?

Giáo sư Nguyễn Đình Đức: Tôi cho rằng việc Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm xếp “vật liệu mới” vào nhóm ưu tiên chiến lược là một định hướng rất đúng, rất trúng và có tầm nhìn dài hạn. Vật liệu không chỉ là đầu vào của sản xuất, mà là nền tảng của các ngành công nghiệp hiện đại. Lịch sử phát triển công nghệ cho thấy, mỗi bước tiến lớn của nhân loại, từ thép, hợp kim, polymer, composite, vật liệu bán dẫn, vật liệu nano đến vật liệu thông minh, vật liệu sinh học đều gắn với những đột phá về khoa học vật liệu.

Trong giai đoạn hiện nay, khi Việt Nam đặt mục tiêu công nghiệp hóa, hiện đại hóa, chuyển đổi xanh, chuyển đổi số và nâng cao năng lực tự chủ chiến lược, việc làm chủ vật liệu mới chính là làm chủ một phần quan trọng của công nghệ lõi, là chiến lược của quốc gia. Không có vật liệu tiên tiến, chúng ta rất khó phát triển các ngành công nghiệp có giá trị gia tăng cao như bán dẫn, năng lượng tái tạo, hàng không, quốc phòng, y sinh, giao thông thông minh, hạ tầng bền vững và công nghiệp chế tạo hiện đại.

Tôi đặc biệt đánh giá cao cách tiếp cận phát triển công nghiệp vật liệu theo hướng xanh, bền vững, tự chủ và có năng lực cạnh tranh quốc tế. Việt Nam không thể tiếp tục chỉ dựa vào khai thác tài nguyên thô hoặc nhập khẩu công nghệ. Chúng ta phải chuyển sang nghiên cứu, thiết kế vật liệu mới, làm chủ các công nghệ cao trong chế tạo vật liệu tiên tiến, làm chủ quy trình, tiêu chuẩn hóa, kiểm định chất lượng và thương mại hóa sản phẩm công nghệ cao.

Từ kinh nghiệm nghiên cứu về vật liệu composite và kết cấu tiên tiến, tôi thấy xu hướng của thế giới hiện nay không chỉ là tạo ra vật liệu mới, mà là khởi đầu từ thiết kế vật liệu theo yêu cầu sử dụng: nhẹ hơn, bền hơn, chịu va đập tốt hơn, chống ăn mòn tốt hơn, hấp thụ năng lượng tốt hơn, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật hiện đại trong bối cảnh khoa học, công nghệ và trí tuệ nhân tạo phát triển nhanh chưa từng có và thích ứng tốt hơn với môi trường khắc nghiệt. Đây là hướng rất quan trọng đối với hạ tầng, giao thông, năng lượng, quốc phòng và công nghiệp công nghệ cao.

Tuy nhiên, để biến định hướng chiến lược thành năng lực thực sự, yếu tố quyết định vẫn là khoa học, công nghệ và nhân lực chất lượng cao. Cần đầu tư mạnh cho các phòng thí nghiệm trọng điểm, nhóm nghiên cứu mạnh dưới sự lãnh đạo khoa học của các giáo sư đầu ngành, thu hút các chuyên gia giỏi trong và ngoài nước, đầu tư cho các trung tâm xuất sắc về vật liệu tiên tiến, đồng thời gắn kết chặt chẽ đại học, viện nghiên cứu và doanh nghiệp.

​

Nói ngắn gọn, đưa “vật liệu mới” vào nhóm ưu tiên chiến lược là đặt nền móng cho một năng lực công nghiệp mới của Việt Nam theo định hướng: tự chủ, tự cường, xanh hơn, hiện đại hơn và có khả năng cạnh tranh trong chuỗi giá trị toàn cầu.

Phóng viên: Hiện nay, khoảng cách từ các công trình nghiên cứu xuất sắc đạt chuẩn quốc tế của Việt Nam đến việc ứng dụng thương mại hóa trong công nghiệp vật liệu nội địa vẫn còn khá lớn. Theo Giáo sư, đâu là rào cản chính và làm sao để thu hẹp khoảng cách này?

Giáo sư Nguyễn Đình Đức: Hiện nay, Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu về vật liệu, composite, vật liệu nano, vật liệu sinh học, vật liệu năng lượng, vật liệu xây dựng xanh… đạt chuẩn quốc tế, được công bố trên các tạp chí uy tín. Tuy nhiên, từ một kết quả khoa học tốt đến một sản phẩm công nghiệp có thể thương mại hóa là một chặng đường rất dài. Khoảng cách này không chỉ là vấn đề của riêng giới nghiên cứu, mà là vấn đề của cả hệ sinh thái đổi mới sáng tạo.

Theo tôi, có mấy rào cản chính. Trước hết là thiếu cơ chế đặt hàng đủ mạnh từ doanh nghiệp và Nhà nước. Nhiều đề tài vẫn xuất phát từ hướng nghiên cứu của nhà khoa học, chưa gắn chặt với nhu cầu cụ thể của doanh nghiệp, thị trường và các ngành công nghiệp chiến lược. Khi không có “đầu bài” rõ ràng từ thực tiễn, kết quả nghiên cứu dễ dừng lại ở bài báo, mẫu thử hoặc quy mô phòng thí nghiệm.

Rào cản thứ hai là thiếu hạ tầng trung gian để chuyển từ nghiên cứu sang sản xuất thử nghiệm. Công nghiệp vật liệu đòi hỏi quá trình từ thiết kế đến chế tạo gắn với các cơ sở vật chất thiết bị rất hiện đại và tốn kém, sau đó là thiết bị và kỹ thuật kiểm định, thử nghiệm độ bền, độ ổn định, tuổi thọ, khả năng sản xuất hàng loạt, tiêu chuẩn chất lượng và chứng nhận kỹ thuật. Nếu không có các phòng thí nghiệm trọng điểm, trung tâm thử nghiệm, dây chuyền pilot và cơ chế hỗ trợ thử nghiệm công nghiệp thì rất khó đưa vật liệu mới ra thị trường.

Rào cản thứ ba là thiếu sự gắn kết thực chất giữa đại học, viện nghiên cứu và doanh nghiệp. Ở nhiều nước phát triển, doanh nghiệp tham gia ngay từ giai đoạn xác định bài toán, đồng tài trợ nghiên cứu, cùng sở hữu bằng sáng chế và cùng thương mại hóa. Tại Việt Nam, mối liên kết này còn lỏng lẻo, doanh nghiệp nhiều khi chưa đủ niềm tin hoặc chưa đủ năng lực hấp thụ công nghệ từ đại học.

Để thu hẹp khoảng cách này, theo tôi cần chuyển mạnh từ tư duy “nghiên cứu để công bố” sang “nghiên cứu để tạo công nghệ, sản phẩm và giá trị”. Nhà nước cần có chương trình quốc gia về vật liệu tiên tiến, trong đó đặt hàng các bài toán lớn về vật liệu mới cho hạ tầng, quốc phòng, năng lượng, y sinh, bán dẫn, giao thông, xây dựng xanh... Các trường đại học cần xây dựng nhóm nghiên cứu mạnh, phòng thí nghiệm đạt chuẩn, thu hút được nhân tài và đồng thời có bộ phận chuyển giao công nghệ chuyên nghiệp. Thực hiện hài hòa và hiệu quả mô hình bốn nhà: Nhà nước, Doanh nghiệp, Nhà trường và nhà khoa học.

Quan trọng hơn, doanh nghiệp, đặc biệt là các doanh nghiệp lớn của quốc gia gắn với những bài toán lớn về vật liệu tiên tiến - mấu chốt của công nghệ lõi, phải được đặt ở trung tâm của quá trình thương mại hóa. Khi nhà khoa học có tri thức, doanh nghiệp có thị trường, Nhà nước có chính sách và đại học có nhân lực chất lượng cao cùng gặp nhau trong một cơ chế đủ mạnh, khoảng cách từ phòng thí nghiệm đến nhà máy sẽ được rút ngắn. Khi đó, các công trình nghiên cứu quốc tế của Việt Nam mới thật sự trở thành năng lực công nghiệp của Việt Nam.

Phóng viên: Theo Giáo sư, những loại vật liệu tương lai nào mà Việt Nam đang có lợi thế và cần phải “đón đầu” ngay từ bây giờ để không lỡ nhịp với thế giới?

Giáo sư Nguyễn Đình Đức: Theo tôi, vật liệu tương lai là tầng cần được chuẩn bị sớm nhất, vì đây là khu vực quyết định năng lực cạnh tranh công nghệ trong 5-10 năm tới. Các nền kinh tế lớn hiện nay đều coi vật liệu tiên tiến là công nghệ nền tảng cho chuyển đổi xanh, chuyển đổi số, năng lượng mới, bán dẫn, y sinh, quốc phòng và công nghiệp hàng không - vũ trụ.

Với Việt Nam, không nên dàn trải, mà cần lựa chọn một số hướng có lợi thế khoa học, nhu cầu thị trường và khả năng hình thành sản phẩm. Tôi cho rằng có năm nhóm cần đặc biệt ưu tiên.

Thứ nhất là vật liệu composite tiên tiến và kết cấu từ composite nhẹ, bền và siêu bền (trong đó có siêu bền nhiệt như composite carbon-carbon), chịu va đập tốt. Đây là lĩnh vực Việt Nam đã có đội ngũ nghiên cứu, có nhu cầu lớn trong giao thông, xây dựng, hạ tầng biển, quốc phòng, năng lượng gió và công nghiệp chế tạo.

Thứ hai là vật liệu thông minh, và siêu bền, có khả năng tự cảm biến, tự thích ứng, hấp thụ năng lượng, lưu trữ thông tin (như pentagraphon), giảm chấn (như các vật liệu auxetic), chống rung, chống va đập, chịu nhiệt độ cao hoặc thay đổi tính chất theo môi trường. Đây là hướng rất quan trọng cho kỹ thuật hiện đại, hạ tầng thông minh, công trình chịu thiên tai, thiết bị bảo vệ,….

Thứ ba là vật liệu nano và vật liệu chức năng có cơ lý tính biến đổi cho điện tử, bán dẫn, cảm biến, màng phủ và năng lượng, trong đó có năng lượng nguyên tử.

Thứ tư là vật liệu sinh học, vật liệu y sinh và vật liệu xúc tác, phân hủy sinh học. Việt Nam có lợi thế về nguồn sinh khối, nông nghiệp nhiệt đới, nhu cầu vật liệu mới rất lớn trong y tế và thị trường vật liệu xanh đang mở rộng. Đây là hướng có thể gắn nghiên cứu vật liệu với kinh tế tuần hoàn.

Thứ năm là vật liệu cho năng lượng tái tạo và các năng lượng mới, như vật liệu pin, lưu trữ năng lượng, hydrogen, điện mặt trời, điện gió ngoài khơi; các vật liệu cách nhiệt, tiết kiệm năng lượng trong xây dựng. Đây là nhóm gắn trực tiếp với an ninh năng lượng và cam kết phát triển xanh.

Tôi đặc biệt lưu ý các vật liệu mới cần tiếp cận theo hướng an toàn, bền vững ngay từ thiết kế, vì các tổ chức quốc tế hiện cũng nhấn mạnh quản trị rủi ro và vòng đời vật liệu tiên tiến.

Điều quan trọng là không chỉ “nghiên cứu vật liệu”, mà phải xây dựng năng lực thiết kế vật liệu theo yêu cầu sử dụng bằng mô phỏng số, trí tuệ nhân tạo, thí nghiệm hiện đại và tiêu chuẩn hóa. Xu hướng quốc tế hiện nay là tăng tốc đổi mới vật liệu bằng tính toán, dữ liệu và AI, rút ngắn thời gian từ ý tưởng đến sản phẩm. Vì vậy, nếu Việt Nam muốn không lỡ nhịp, cần đầu tư sớm cho các phòng thí nghiệm trọng điểm, nhóm nghiên cứu mạnh, trung tâm thử nghiệm - kiểm định - sản xuất thử, đồng thời đặt hàng các bài toán lớn từ doanh nghiệp và Nhà nước. Chuẩn bị “từ sớm, từ xa” ở đây chính là chuẩn bị con người, hạ tầng nghiên cứu, công nghệ lõi và hệ sinh thái thương mại hóa.

Phóng viên: Tổng Bí thư, Chủ tịch nước nhấn mạnh việc lấy nhân lực chất lượng cao làm trụ cột phát triển. Theo Giáo sư, các trường đại học lớn cần thay đổi mô hình đào tạo như thế nào để vừa có số lượng lớn kỹ sư thực hành, vừa có những “kiến trúc sư trưởng” đủ tầm làm chủ công nghệ vật liệu?

Giáo sư Nguyễn Đình Đức: Công nghiệp vật liệu, nhất là vật liệu bán dẫn, vật liệu pin, vật liệu nano, composite tiên tiến cho an ninh quốc phòng hay vật liệu cho năng lượng mới, không thể phát triển nếu chỉ có nhà máy, thiết bị và vốn đầu tư. Yếu tố quyết định vẫn là con người, đặc biệt là đội ngũ kỹ sư, chuyên gia và nhà khoa học có khả năng làm chủ công nghệ lõi.

Các trường đại học lớn cần thay đổi mô hình đào tạo theo hướng đa tầng, liên ngành và gắn chặt với công nghiệp. Trước hết, chúng ta phải có những chương trình đào tạo về vật liệu và các lĩnh vực liên quan hiện đại, có nền tảng khoa học cơ bản sâu và vững chắc. Cần đào tạo một lực lượng lớn kỹ sư có nền tảng vững về vật lý, cơ học, hóa học, điện tử, tự động hóa, mô phỏng số, kiểm định và tiêu chuẩn kỹ thuật. Đây là đội ngũ trực tiếp nghiên cứu thiết kế, vận hành dây chuyền, kiểm soát chất lượng, tối ưu quy trình và giải quyết các bài toán kỹ thuật trong doanh nghiệp.

Bên cạnh các kỹ sư, Việt Nam cần đào tạo một tầng nhân lực cao hơn - tôi gọi là những “kiến trúc sư trưởng” về công nghệ vật liệu. Đó là những người không chỉ biết vận hành công nghệ, mà còn có khả năng thiết kế vật liệu, thiết kế quy trình, hiểu sâu bản chất vật lý - hóa học - cơ học của vật liệu, làm chủ mô phỏng, dữ liệu, trí tuệ nhân tạo, tiêu chuẩn quốc tế và tư duy hệ thống. Họ phải có năng lực dẫn dắt nhóm nghiên cứu, xây dựng phòng thí nghiệm, phát triển sản phẩm và kết nối với doanh nghiệp.

Muốn vậy, chương trình đào tạo không thể chia cắt cứng giữa các ngành truyền thống. Vật liệu bán dẫn cần hiểu vật lý chất rắn, hóa học, vi điện tử và công nghệ chế tạo. Vật liệu pin cần hiểu điện hóa, nano, năng lượng và an toàn hệ thống. Vật liệu composite cần hiểu cơ học, kết cấu, công nghệ chế tạo, mô phỏng và tính chất các vật liệu thành phần. Vì vậy, đại học phải thiết kế các chương trình liên ngành, trước hết là nền tảng khoa học cơ bản đủ sâu và mạnh, đồng thời có học phần theo dự án, có thực tập dài hạn trong doanh nghiệp, có phòng thí nghiệm mở và có các bài toán để thầy và trò tham gia giải quyết các bài toán đặt hàng từ công nghiệp.

Một điểm rất quan trọng nữa là phải gắn đào tạo đại học với sau đại học. Các nghiên cứu sinh có vai trò rất quan trọng trong các trường đại học, viện nghiên cứu. Kỹ sư giỏi cần được phát hiện sớm, đào tạo theo cá thể hóa, đưa vào các nhóm nghiên cứu mạnh, tham gia đề tài thực tế, công bố quốc tế, đăng ký sáng chế và làm sản phẩm thử nghiệm. Các chương trình thạc sĩ, tiến sĩ về vật liệu tiên tiến cần gắn với phòng thí nghiệm trọng điểm, doanh nghiệp công nghệ cao và các nhiệm vụ quốc gia.

Phải xây dựng các nhóm nghiên cứu mạnh, đầu tư có trọng tâm, trọng điểm cho các nhóm nghiên cứu này để nghiên cứu phát triển các công nghệ lõi, công nghệ cao về vật liệu tiên tiến và composite tiên tiến.

Đặc biệt, phải đẩy mạnh hợp tác quốc tế, phải có cơ chế, chính sách và giải pháp mạnh để thu hút được các chuyên gia giỏi, nhà khoa học xuất sắc là người Việt Nam cũng như người nước ngoài trong những lĩnh vực này tham gia vào các nhóm nghiên cứu mạnh, tham gia giảng dạy và nghiên cứu ở các đại học trong nước.

Nói ngắn gọn, đại học Việt Nam phải chuyển từ mô hình các đại học nghiên cứu sang các đại học nghiên cứu-đổi mới sáng tạo. Đào tạo đủ kỹ sư để phục vụ chế tạo, sản xuất, nhưng đồng thời phải hình thành được một đội ngũ tinh hoa đủ sức thiết kế, làm chủ và dẫn dắt công nghệ vật liệu của Việt Nam trong tương lai.

Phóng viên: Để kích hoạt được nguồn lực từ doanh nghiệp bắt tay chặt chẽ với các viện nghiên cứu, trường đại học nhằm giải quyết các bài toán công nghệ “sát sườn” của quốc gia, chúng ta đang thiếu những cơ chế khuyến khích hay “bà đỡ” gì về mặt chính sách từ phía Nhà nước, thưa Giáo sư?

Giáo sư Nguyễn Đình Đức: Muốn phát triển công nghiệp vật liệu mới theo hướng tự chủ, không thể chỉ dựa vào nỗ lực riêng lẻ của nhà khoa học, doanh nghiệp hay trường đại học. Đây phải là một hệ sinh thái có sự kiến tạo mạnh mẽ của Nhà nước. Trong đó, doanh nghiệp nội địa phải được đặt ở vị trí trung tâm của quá trình đổi mới sáng tạo, còn đại học và viện nghiên cứu phải trở thành nguồn cung tri thức, công nghệ và nhân lực chất lượng cao.

Hiện nay, điểm nghẽn lớn nhất là chúng ta còn thiếu cơ chế đủ mạnh để biến nhu cầu công nghệ của doanh nghiệp thành các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể, có ngân sách được đầu tư tới tầm và xứng tầm; có đầu ra, có trách nhiệm và có thị trường. Nhiều doanh nghiệp biết mình cần đổi mới vật liệu, cần giảm phụ thuộc nhập khẩu, cần nâng cao chất lượng sản phẩm, nhưng lại thiếu kênh kết nối với các nhóm nghiên cứu phù hợp.

Ngược lại, nhiều nhà khoa học có kết quả tốt nhưng chưa có cơ chế để đưa công nghệ ra khỏi phòng thí nghiệm. Nói tóm lại, cần có cơ chế đủ mạnh, bài toán đủ lớn, đầu tư đủ lớn, cơ chế thông thoáng và khích lệ để doanh nghiệp và nhà trường, nhà khoa học mạnh dạn dấn thân. Vì vậy, Nhà nước cần đóng vai trò “bà đỡ” ở ba phương diện:

Thứ nhất là cơ chế đặt hàng quốc gia. Những bài toán lớn như vật liệu cho bán dẫn, pin, năng lượng tái tạo, hạ tầng bền vững, vật liệu cho an ninh quốc phòng, giao thông tốc độ cao, công trình biển, vật liệu xanh và vật liệu thay thế nhập khẩu cần được chuyển thành các chương trình khoa học, công nghệ có doanh nghiệp tham gia ngay từ đầu. Doanh nghiệp không chỉ là bên tiếp nhận kết quả, mà phải là bên cùng đặt bài toán, cùng đầu tư, cùng thử nghiệm và cùng thương mại hóa.

Thứ hai là cơ chế chia sẻ rủi ro. Nghiên cứu các vật liệu mới, làm chủ các công nghệ cao và công nghệ lõi là rất khó, có độ rủi ro cao, thời gian dài, chi phí thử nghiệm lớn. Nếu để doanh nghiệp, các chủ nhiệm đề tài tự gánh toàn bộ rủi ro thì doanh nghiệp sẽ ngại đầu tư, nhà khoa học ngại dấn thân. Nhà nước cần có quỹ đồng tài trợ, ưu đãi thuế cho R&D, hỗ trợ dây chuyền pilot, hỗ trợ kiểm định - chứng nhận - tiêu chuẩn hóa, và cơ chế mua sắm công ưu tiên cho sản phẩm vật liệu mới đạt chuẩn trong nước, cũng như cơ chế khuyến khích hỗ trợ cho các nhà khoa học đầu ngành, các nhóm nghiên cứu mạnh tiên phong.

Thứ ba là cơ chế bảo vệ và khai thác tài sản trí tuệ. Cần có quy định rõ ràng, linh hoạt hơn về sở hữu trí tuệ giữa trường đại học, nhà khoa học và doanh nghiệp; cho phép các nhóm nghiên cứu, nhà khoa học được hưởng lợi xứng đáng từ chuyển giao công nghệ, thành lập spin-off, góp vốn bằng sáng chế và kết quả nghiên cứu.

Nhà nước cần tạo “đường băng” chính sách để doanh nghiệp dám đầu tư, đại học dám sáng tạo, nhà khoa học dám dấn thân nghiên cứu bài toán khó; bốn nhà: Nhà nước, Doanh nghiệp, Đại học và nhà khoa học đồng hành từ khâu đặt bài toán, suốt quá trình nghiên cứu cho đến khi thử nghiệm, thương mại hóa và thị trường dám sử dụng sản phẩm công nghệ Việt Nam. Khi bốn lực lượng Nhà nước-doanh nghiệp-đại học và nhà khoa học gặp nhau trong một cơ chế đúng, công nghiệp vật liệu nội địa mới có thể tạo ra giá trị gia tăng cao và năng lực tự chủ thực chất.

Phóng viên: Trân trọng cảm ơn Giáo sư!