Nâng cao tuổi thọ phù điêu đồng với giải pháp khoa học

Thực tế cho thấy, chất liệu đồng luôn là ưu tiên hàng đầu trong sáng tác phù điêu và các tượng đài, nhằm tri ân sâu sắc công ơn của các thế hệ cha anh cùng các anh hùng liệt sĩ đã ngã xuống vì độc lập tự do của dân tộc.

Tại TP.HCM nói riêng và nhiều địa phương trên toàn quốc nói chung, công tác duy tu và bảo trì các công trình mang nhiều giá trị về tính lịch sử - nghệ thuật - văn hóa luôn được quan tâm đúng mức.

Theo đó, công tác bảo vệ các kết cấu kiến trúc kim loại, đặc biệt là các công trình và tượng đài bằng đồng, đã trở thành một nhiệm vụ cấp thiết do đặc tính nhạy cảm của vật liệu này trước tác động xâm thực từ môi trường. Mặc dù đồng thể hiện sắc thái thẩm mỹ sang trọng và tự nhiên, song quá trình oxy hóa trong khí quyển vẫn dẫn đến sự hình thành lớp gỉ xanh (patina) hay màu đỏ, không chỉ làm biến đổi màu sắc nguyên bản mà còn phát sinh hiện tượng ăn mòn diễn tiến phức tạp.

Trước nhu cầu thực tiễn đó, đội ngũ nhà khoa học tại Viện Nghiên cứu Khoa học Tự nhiên và Công nghệ (IONST) đã triển khai nhiệm vụ khoa học - công nghệ “Nghiên cứu thiết lập dữ liệu để dự đoán và bảo trì phù điêu bằng đồng tại các công trình trên địa bàn TP.HCM (Thí điểm tại Khu truyền thống cách mạng cuộc Tổng tiến công và nổi dậy Xuân Mậu Thân 1968)” nhằm tập trung nghiên cứu những vị trí nhạy cảm (yếu) để đưa ra những hiện tượng, cơ chế, giúp tìm kiếm hướng ngăn chặn những yếu tố rủi ro có thể xảy ra, cũng như đánh giá, dự đoán và xây dựng phương án bảo trì nhằm đảm bảo chất lượng công trình các bức phù điêu trong quá trình sử dụng và khai thác.

PGS.TS Nguyễn Đăng Nam - chủ nhiệm nhiệm vụ cho biết, nhóm đã tập trung vào các mục tiêu/nội dung đề ra, gồm: (1) Dự báo hư hỏng xung quanh vị trí mối hàn dựa vào cấu trúc hợp kim, tính chất cơ học, tính chất ăn mòn, ảnh hưởng của nhiệt độ (25, 50 và 100 độ C); (2) Dự báo hư hỏng tại vị trí tắc-kê inox giữ các mảnh phù điêu trên bức tường bê tông do ảnh hưởng của ăn mòn galvanic; (3) Đề xuất phương án phòng chống hư hỏng do ăn mòn galvanic tại vị trí tắc-kê inox giữ các mảnh phù điêu trên bức tường bê tông; (4) Nghiên cứu phương pháp bảo vệ bề mặt bức phù điêu và (5) Phương án duy tu bề mặt bức phù điêu.

Đối với phù điêu tại Khu truyền thống cách mạng cuộc Tổng tiến công và nổi dậy Xuân Mậu Thân 1968 được thị phạm cho thực tế nghiên cứu, PGS.TS Nguyễn Đăng Nam thông tin thêm: Để đảm bảo chất lượng và an toàn cho công trình, các yếu tố như chất lượng xung quanh mối hàn bao gồm hợp kim nền (ban đầu); hợp kim tại mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt, khả năng chống ăn mòn của vật liệu, ăn mòn galvanic của cặp đồng và inox 304, cũng như độ ổn định của lớp sơn trên bức phù điêu cần được nghiên cứu và đánh giá thường xuyên. Mục đích của những quá trình này là có thể phát hiện sớm các dấu hiệu hư hỏng và đưa ra các biện pháp khắc phục bảo vệ kịp thời, nhằm nâng cao sự an toàn và giá trị của công trình, cũng như thiết lập dữ liệu dự đoán và bảo trì bức phù điêu trong quá trình sử dụng.

Chủ động bảo trì

Đại diện nhóm triển khai nhiệm vụ cho rằng, là công trình ngoài trời, bức phù điêu tại Khu truyền thống cách mạng cuộc Tổng tiến công và nổi dậy Xuân Mậu Thân 1968 thường xuyên chịu tác động của nhiệt độ, độ ẩm, nước mưa và các yếu tố môi trường có khả năng thúc đẩy quá trình ăn mòn. Quá trình xuống cấp có thể xuất phát từ nhiều vị trí và cơ chế khác nhau, trong đó đáng chú ý là sự biến đổi vật liệu tại khu vực mối hàn, hiện tượng ăn mòn giữa đồng và tắc-kê inox, sự oxy hóa bề mặt cũng như tình trạng suy giảm chất lượng của lớp sơn bảo vệ.

“Để đảm bảo chất lượng và an toàn cho công trình, các yếu tố này cần được nghiên cứu và đánh giá thường xuyên”, PGS.TS Nam nhấn mạnh, “Chưa dừng lại ở đó, thay vì chỉ tìm cách xử lý khi bề mặt đã bong tróc hoặc đổi màu, nhóm cũng đã tập trung nghiên cứu phân tích cấu trúc vật liệu, độ bền và tốc độ ăn mòn để xác định những nơi có nguy cơ dễ bị hư hỏng trước. Từ đó, các mẫu sơn được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và theo dõi trong điều kiện thực tế ngoài trời”.

Đáng chú ý, kết quả nghiên cứu đã cho thấy, khu vực nằm sát các mối hàn là một trong những vị trí cần đặc biệt lưu ý. Nhiệt độ cao trong quá trình hàn làm thay đổi cấu trúc của phần kim loại xung quanh, khiến độ bền của khu vực này không giống phần đồng nguyên bản hay tại mối hàn. Cùng với đó, vị trí tiếp xúc giữa tắc-kê inox với mỗi tấm đồng cũng là nơi tạo ra nhiều rủi ro về độ bền của tổng thể bức phù điêu do ăn mòn điện hóa giữa hai loại vật liệu.

Cũng theo lời PGS.TS Nguyễn Đăng Nam, các yếu tố về thời tiết như nhiệt độ hay lượng mưa cùng sự thay đổi thời tiết cũng khiến vật liệu của phù điêu (tấm đồng) trở nên giòn hơn, qua đó khiến tốc độ ăn mòn gia tăng. Vì thế, để nâng cao tuổi thọ cho các công trình nghệ thuật bằng đồng, phải tiến hành đồng thời nhiều giải pháp.

4 quy trình quan trọng

Sau thời gian làm việc nghiêm túc và khẩn trương, nhóm triển khai nhiệm vụ đã hoàn thiện Quy trình Dự báo hư hỏng xung quanh vị trí mối hàn dựa vào cấu trúc hợp kim; Quy trình Dự báo hư hỏng xung quanh vị trí mối hàn dựa vào tính chất cơ; Quy trình Dự báo hư hỏng xung quanh vị trí mối hàn dựa vào tính chất ăn mòn và Quy trình Dự báo hư hỏng tại vị trí tắc-kê inox.

Với nội dung gia tăng tuổi thọ - chống ăn mòn tại vị trí tiếp xúc, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm hợp chất Lanthanum 4-hydroxycinnamate với nồng độ 0,63 mM nhằm hạn chế hiện tượng ăn mòn galvanic. Phụ gia này có khả năng hình thành lớp màng bảo vệ trên bề mặt các vật liệu, góp phần hạn chế quá trình ăn mòn và duy trì độ bền của các vị trí liên kết.

Còn với nội dung tăng tuổi thọ bề mặt đồng, kết quả nghiên cứu cũng cho thấy các chất được khảo sát, phụ gia lanthanum chloride cho hiệu quả hạn chế ăn mòn cao nhất, đạt hơn 94% trong điều kiện phòng thí nghiệm. Phụ gia này sau đó được đưa vào một loại sơn thương mại nhũ vàng giả cổ gốc nước để bảo vệ bề mặt phù điêu. Nhóm nghiên cứu đã thử nhiều cách xử lý, gồm sơn trực tiếp hoặc xử lý bề mặt đồng trước khi sơn; đồng thời so sánh giữa lớp sơn có và không có phụ gia. Kết quả cho thấy, phương án xử lý bề mặt trước khi phủ sơn có phụ gia cho độ bám dính và khả năng bảo vệ tốt nhất. Lớp phủ không bị phồng rộp hoặc bong tróc sau các thử nghiệm với nhiệt độ cao và phun sương muối, cũng như thử nghiệm gần một năm trong điều kiện thực tế ở ngoài trời.

Ngoài ra, là một phần của nhiệm vụ, PGS.TS Nguyễn Đăng Nam và nhóm cộng sự đã đề xuất phương án chống ăn mòn galvanic tại vị trí tắc-kê inox và phương án bảo vệ bề mặt bức phù điêu.

Nêu ý kiến tại Hội đồng tư vấn nghiệm thu nhiệm vụ khoa học - công nghệ vừa được tổ chức hôm 8/9/2026 vừa qua, đại diện Sở VH-TT TP.HCM cho rằng Bộ tài liệu chi tiết hướng dẫn kiểm tra khu vực mối hàn và vị trí tắc-kê inox được tạo thành từ nhiệm vụ khoa học - công nghệ này là hết sức thiết thực, đáp ứng nhu cầu của ngành, bước đầu giúp các đơn vị đang trực tiếp quản lý các công trình phù điêu, tượng đài được làm từ chất liệu đồng có thêm một công cụ khoa học trực quan để chủ động đánh giá thực trạng chất lượng của các công trình có liên quan, từ đó có kế hoạch bảo trì và duy tu kịp thời.

Được biết, nhiệm vụ khoa học - công nghệ này cũng được đề xuất triển khai các pha tiếp theo để đáp ứng tốt hơn với nhiều loại vật liệu thay vì chỉ là đồng, cũng như ở một số môi trường thử nghiệm thực tế khác.

Có thể khẳng định rằng, kết quả từ nhiệm vụ đã mở ra một hướng tiếp cận mới, khoa học gắn liền với thực tiễn, giúp công tác bảo trì các công trình nghệ thuật bằng đồng (ngoài trời) trong thời gian tới vận hành theo hướng chủ động phát hiện - chủ động bảo trì, từng bước giúp các công trình văn hóa - lịch sử trên địa bàn TP.HCM luôn trong trạng thái tốt nhất, góp phần tạo ra các thiết chế văn hóa - nghệ thuật phục vụ nhu cầu thưởng lãm của người dân địa phương, cũng như du khách trong và ngoài nước.

Quỹ PT KH&CN TP.HCM, tháng 9/2026