Ứng dụng của heli đang ngày càng đa dạng và quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp và khoa học. Từ công nghệ laser đến y học, heli góp phần tạo nên những bước đột phá kỹ thuật nhờ tính chất nhẹ, trơ và khả năng làm lạnh siêu việt. Cùng Dakhien khám phá những ứng dụng độc đáo này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về giá trị thực sự của khí heli trong cuộc sống hiện đại.
>>>> XEM THÊM: Khí heli là gì? Khí heli khác gì với khí hydro?
1. Ứng dụng của khí helium trong kỹ thuật laser
Ứng dụng của heli trong kỹ thuật laser rất quan trọng, đặc biệt là trong các loại laser khí như laser helium-neon (He-Ne). Trong hệ thống laser He-Ne, heli được sử dụng để kích thích các nguyên tử neon phát ra ánh sáng laser với bước sóng đặc trưng, đồng thời duy trì trạng thái plasma ổn định trong buồng laser. Nhờ đó, hiệu suất phát xạ được tăng cường, giúp tia laser có bước sóng và cường độ ổn định. Bên cạnh đó, heli còn được dùng làm khí làm mát trong các laser công suất lớn nhằm ngăn ngừa quá nhiệt và kéo dài tuổi thọ của thiết bị.
2. Khí helium được dùng để sơn phủ kim loại
Trong công nghệ sơn phủ kim loại (plasma spray coating), helium thường được sử dụng làm khí vận chuyển hoặc khí hỗ trợ plasma. Helium giúp tạo ra plasma với nhiệt độ rất cao, giúp các hạt kim loại hoặc hợp kim được nung chảy và phun lên bề mặt vật liệu cần phủ một cách đồng đều và chắc chắn. Nhờ tính trơ và nhiệt độ cao của plasma helium, lớp phủ có độ bền cơ học tốt, chống ăn mòn và chịu nhiệt xuất sắc, được ứng dụng rộng rãi trong ngành hàng không, chế tạo ô tô và thiết bị công nghiệp.
3. Ứng dụng helium trong làm lạnh siêu dẫn
Helium là khí duy nhất có thể hóa lỏng ở nhiệt độ rất thấp (khoảng 4,2 K), tạo điều kiện lý tưởng cho việc làm lạnh trong nhiều ứng dụng công nghệ cao. Ứng dụng của heli trong làm lạnh siêu dẫn là vô cùng quan trọng, khi helium lỏng được dùng để làm mát các cuộn dây siêu dẫn trong thiết bị như nam châm MRI hay máy gia tốc hạt. Nhờ khả năng duy trì nhiệt độ cực thấp, heli giúp các cuộn dây đạt trạng thái không điện trở, tạo ra từ trường mạnh mà không tiêu hao năng lượng, từ đó nâng cao hiệu quả và độ ổn định của hệ thống siêu dẫn.
4. Ứng dụng của khí helium trong điều khiển khinh khí cầu
Khí helium là loại khí nhẹ, an toàn và không cháy, được sử dụng làm khí nâng trong các khinh khí cầu và bóng bay lớn. So với hydrogen, helium không dễ gây cháy nổ nên được ưa chuộng trong các ứng dụng cần an toàn cao. Khinh khí cầu sử dụng helium có thể điều khiển dễ dàng ở các độ cao khác nhau nhờ khả năng thay đổi lượng khí bên trong, giúp duy trì cân bằng và ổn định trong suốt chuyến bay. Khí helium cũng giúp các thiết bị bay không người lái và thiết bị quan sát thời tiết bay cao mà không gặp nguy hiểm.
5. Khí helium được dùng để thay đổi giọng nói
Khi hít vào helium, các sóng âm thanh truyền qua khí nhẹ hơn so với không khí bình thường, khiến tần số cộng hưởng của khoang miệng tăng lên, làm giọng nói trở nên cao vút và đặc biệt. Hiện tượng này thường được sử dụng trong các ứng dụng giải trí hoặc nghiên cứu âm thanh. Tuy nhiên, cần lưu ý không hít helium quá lâu vì thiếu oxy có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe. Ứng dụng này còn được dùng trong đào tạo kỹ thuật âm thanh để phân tích tần số và đặc điểm cộng hưởng của giọng nói.
>>>> XEM THÊM: Khí heli có độc không? Các phòng tránh tác hại khi sử dụng
6. Ứng dụng helium trong sắc ký khí
Ứng dụng của heli trong sắc ký khí là một yếu tố then chốt để nâng cao chất lượng phân tích. Với tính trơ và độ nhớt thấp, heli giúp vận chuyển mẫu nhanh chóng mà không gây tương tác làm thay đổi thành phần mẫu. Điều này giúp cải thiện độ phân giải và độ chính xác của kết quả, đặc biệt hữu ích trong các lĩnh vực như phân tích môi trường, dược phẩm và thực phẩm, nơi yêu cầu sự chính xác và tin cậy tuyệt đối.
7. Ứng dụng của khí helium trong lò phản ứng hạt nhân
Helium được sử dụng như một chất làm mát trong các lò phản ứng hạt nhân tiên tiến (như lò phản ứng muối nóng chảy hay lò phản ứng khí tốc độ cao - HTGR). Tính trơ, không bắt neutron và khả năng truyền nhiệt tuyệt vời giúp helium đảm bảo an toàn vận hành và hiệu suất trao đổi nhiệt cao. So với nước hoặc natri lỏng, helium không bị phân hủy hay gây ăn mòn, phù hợp với điều kiện nhiệt độ cực cao trong lò phản ứng.
8. Khí helium được dùng để sản xuất sợi quang học
Ứng dụng của heli trong sản xuất sợi quang là không thể thiếu để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Trong quá trình kéo sợi thủy tinh, heli được sử dụng để tạo môi trường khí bao quanh lõi sợi, giúp làm mát nhanh chóng và giữ cho khu vực sản xuất luôn sạch bụi. Nhờ đó, heli giúp duy trì độ tinh khiết và trong suốt tối ưu cho sợi quang, đồng thời giữ áp suất ổn định, ngăn ngừa tạp chất xâm nhập, góp phần nâng cao hiệu suất truyền dẫn ánh sáng.
9. Ứng dụng helium trong thiên văn học
Helium siêu lạnh được dùng để làm mát các cảm biến và thiết bị đo trong kính viễn vọng không gian như kính Hubble hay James Webb. Nhiệt độ cực thấp nhờ helium giúp loại bỏ nhiễu nhiệt, tăng độ nhạy trong việc thu tín hiệu vi sóng, hồng ngoại hoặc bức xạ vũ trụ. Helium cũng giúp các kính thiên văn hoạt động ổn định trong điều kiện chân không và nhiệt độ biến động ngoài không gian.
10. Ứng dụng của khí helium trong lặn biển
Ứng dụng của khí helium trong lặn biển đóng vai trò then chốt giúp bảo vệ sức khỏe và nâng cao hiệu quả công việc của thợ lặn dưới áp suất lớn. Helium được pha trộn cùng oxy tạo thành hỗn hợp heliox, giúp ngăn ngừa chứng say nitơ – tình trạng mất ý thức và lú lẫn do hơi nitơ trong không khí gây ra khi ở độ sâu lớn.
Đặc tính nhẹ và dễ thở của helium còn giúp giảm áp lực lên hệ hô hấp, giúp thợ lặn duy trì tỉnh táo, sức bền và an toàn trong môi trường áp suất cao khắc nghiệt như các giếng dầu hoặc công trình dưới đáy biển sâu. Nhờ vậy, helium trở thành khí không thể thiếu trong lĩnh vực lặn chuyên nghiệp.
11. Khí helium được dùng để làm chất bán dẫn
Helium đóng vai trò thiết yếu trong ngành công nghiệp sản xuất chip bán dẫn nhờ tính chất khí trơ và khả năng làm mát hiệu quả. Trong quá trình khắc plasma, heli giúp tạo ra môi trường ổn định, ngăn chặn phản ứng hóa học không mong muốn với các vật liệu nhạy cảm. Ứng dụng của heli còn được thể hiện qua việc làm mát các thiết bị siêu sạch và laser, từ đó bảo vệ cấu trúc tinh thể silicon, nâng cao chất lượng và độ bền của các linh kiện bán dẫn.
12. Ứng dụng helium trong y tế
Helium đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực y tế, đặc biệt trong công nghệ cộng hưởng từ MRI. Khí helium lỏng được sử dụng để làm mát nam châm siêu dẫn đến nhiệt độ gần bằng không tuyệt đối, giúp duy trì hiệu suất hoạt động liên tục và ổn định của máy MRI, từ đó mang lại hình ảnh chẩn đoán chính xác và rõ nét.
Bên cạnh đó, helium còn được dùng trong hỗn hợp khí thở dành cho bệnh nhân gặp vấn đề về hô hấp như suy hô hấp hoặc hẹp khí quản. Nhờ đặc tính nhẹ và khả năng khuếch tán tốt hơn không khí, helium giúp giảm áp lực lên hệ hô hấp, hỗ trợ bệnh nhân thở dễ dàng hơn và cải thiện hiệu quả điều trị.
13. Ứng dụng của khí helium trong làm sạch bồn chứa
Trong công nghiệp hóa dầu và hàng không, helium được ứng dụng rộng rãi để làm sạch và kiểm tra độ kín của các bồn chứa khí hoặc nhiên liệu. Với đặc tính nhẹ, trơ và không phản ứng, helium dễ dàng xâm nhập vào những khe hở nhỏ nhất, giúp phát hiện rò rỉ hiệu quả mà không gây nguy cơ cháy nổ. Ứng dụng của heli trong lĩnh vực này góp phần nâng cao an toàn vận hành và bảo vệ môi trường.
14. Khí helium được dùng để bơm bóng bay
Khí helium được sử dụng phổ biến để bơm bóng bay nhờ đặc tính nhẹ hơn không khí và không cháy, giúp đảm bảo an toàn tuyệt đối so với khí hydro dễ gây cháy nổ. Vì vậy, helium là lựa chọn ưu tiên trong các hoạt động giải trí, sự kiện và quảng cáo, nơi bóng bay được sử dụng rộng rãi.
Ngoài ra, helium còn giúp bóng bay bay lên cao hơn nhiều so với khi dùng không khí thông thường, đồng thời giảm thiểu nguy cơ cháy nổ trong quá trình bay. Do đó, helium cũng được ứng dụng trong nghiên cứu thời tiết hoặc các thí nghiệm khoa học sử dụng bóng bay cao độ.
15. Ứng dụng helium trong phát hiện rò rỉ
Helium được ứng dụng rộng rãi làm khí dò rò rỉ trong các hệ thống kín như máy làm lạnh, đường ống khí và thiết bị chân không. Nhờ phân tử nhỏ và khả năng phát hiện chính xác bằng thiết bị khối phổ, helium giúp nhanh chóng xác định vị trí rò rỉ, ngay cả khi áp suất rất thấp. Ứng dụng của heli trong phát hiện rò rỉ góp phần đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành các hệ thống công nghiệp.
16. Ứng dụng của khí helium trong hàn luyện kim
Helium được sử dụng làm khí bảo vệ trong các quá trình hàn hồ quang TIG và MIG, đặc biệt với kim loại nhạy cảm như nhôm, magie, titan. Khí helium tạo môi trường trơ, ngăn quá trình oxy hóa và giúp cung cấp hồ quang ổn định hơn so với argon trong một số ứng dụng yêu cầu nhiệt độ cao.
Ứng dụng của heli không chỉ mở rộng trong các ngành kỹ thuật mà còn góp phần thúc đẩy tiến bộ khoa học và công nghiệp bền vững. Với đặc tính ưu việt, heli tiếp tục là nguồn tài nguyên quý giá giúp giải quyết nhiều thách thức kỹ thuật phức tạp. Hiểu rõ và tận dụng heli sẽ giúp nhân loại phát triển công nghệ một cách hiệu quả và an toàn hơn. Nếu thắc mắc hoặc cần tư vấn thêm, xin vui lòng liên hệ Dakhien để được hỗ trợ chi tiết.
