Từ lá thư “thuyết phục” của GS Nguyễn Văn Hiệu (Nguyên Chủ tịch Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam), cậu học sinh giỏi quốc gia môn Vật lý Bùi Hùng Thắng đã trở thành một trong bảy sinh viên đầu tiên của Khoa Vật lý kỹ thuật, Trường đại học Công nghệ. Học cao học rồi làm tiến sĩ tại Viện Khoa học Vật liệu, TS Bùi Hùng Thắng có hứng thú đặc biệt với vật liệu ống các-bon na-nô (CNTs). Đây là loại vật liệu có độ cứng lớn, độ mềm cao, phát xạ điện trường tốt, khả năng dẫn nhiệt cao. Các nhà khoa học luôn muốn tìm kiếm các vật liệu có hệ số dẫn nhiệt cao để tăng hiệu quả truyền nhiệt cho các linh kiện điện tử hoặc máy móc cần tản nhiệt trong quá trình hoạt động. Theo đuổi hướng này, TS Bùi Hùng Thắng tập trung nghiên cứu về chất lỏng tản nhiệt chứa thành phần CNTs trên cả hai hướng cơ bản và ứng dụng.
Các mô hình giải thích cơ chế hoạt động khi đưa CNTs vào chất lỏng tản nhiệt đã được nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới đưa ra, nhưng khi ứng dụng thực tế, độ chính xác chưa cao. TS Bùi Hùng Thắng nhận thấy, CNTs dẫn nhiệt tốt dọc theo ống, nhưng lại dẫn nhiệt kém theo chiều vuông góc với ống. Dựa vào phát hiện này, TS Bùi Hùng Thắng đã đặt ra bài toán và thực hiện các phép tính để đưa ra mô hình cải tiến tính toán độ dẫn nhiệt của chất lỏng chứa CNTs. Mô hình do nhóm của TS Bùi Hùng Thắng xây dựng đã chứng minh được độ chính xác cao khi so sánh với các nghiên cứu tương tự trên thế giới, phù hợp nhiều môi trường chất lỏng khác nhau như dầu gấc, nước... Công trình được công bố trên tạp chí của Viện Vật lý Mỹ và đem lại cho TS Bùi Hùng Thắng đề cử giải Nhà khoa học trẻ thuộc giải thưởng Tạ Quang Bửu 2017.
Nhận thấy tiềm năng của loại vật liệu này, TS Bùi Hùng Thắng đã thử nghiệm ứng dụng chất lỏng tản nhiệt vào các linh kiện điện tử có công suất lớn, như mô-đun đèn LED chiếu sáng công cộng. Theo TS Bùi Hùng Thắng, so với đèn com-pắc, đèn LED giúp tiết kiệm điện năng tới 50%, đạt hiệu quả chiếu sáng và thân thiện môi trường. Tuy nhiên, đèn LED có chi phí lắp đặt lớn và nếu hoạt động ở nhiệt độ cao đèn dễ bị hỏng. Do kết cấu đặc biệt cho nên khi thay đèn LED, người ta phải bỏ đi toàn bộ hệ thống chiếu sáng theo công nghệ cũ, chi phí đội lên rất nhiều. Để giải quyết vấn đề này, TS Bùi Hùng Thắng đã thiết kế mô-đun lắp linh hoạt vào các hệ của bộ đèn cũ và bảo đảm khả năng đưa toàn bộ nhiệt lượng từ chip LED ra ngoài bằng chất lỏng chứa thành phần na-nô. Sản phẩm giúp nâng cao tuổi thọ và hiệu suất phát quang cho đèn LED, góp phần giảm từ 35 đến 50% chi phí so với việc thay thế cả bộ bóng đèn cũ bằng một bóng đèn LED mới. Trong quá trình chế tạo bộ khuôn đúc mẫu, TS Bùi Hùng Thắng đã phải mất nhiều thời gian chỉnh sửa các chi tiết kỹ thuật để đạt được sự tối ưu về mặt thiết kế cũng như chuẩn hóa quy trình sản xuất. TS Bùi Hùng Thắng cho biết, anh đang hợp tác cùng doanh nghiệp thực hiện dự án sản xuất thử nghiệm mô-đun đèn LED với số lượng lớn. Trong hai năm, dự án sản xuất 500 sản phẩm, trong đó 150 sản phẩm sẽ được bàn giao để phục vụ chiếu sáng đường phố Hà Nội.
TS Bùi Hùng Thắng cũng đang nghiên cứu ứng dụng CNTs trong lĩnh vực năng lượng mặt trời. CNTs trong chất lỏng hấp thụ trực tiếp năng lượng mặt trời rồi đưa qua máy phát điện, tạo thành điện năng. Chất lỏng có hạt na-nô sẽ làm tăng hiệu quả hấp thụ năng lượng mặt trời. Theo kế hoạch, thiết bị này sẽ được nhóm nghiên cứu của TS Bùi Hùng Thắng triển khai tại TP Hải Phòng để phục vụ các chiến sĩ ở hải đảo.
Theo TS Bùi Hùng Thắng, những thành tựu mà anh có được một phần nhờ cách tạo điều kiện cho nhà khoa học trẻ của lãnh đạo Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Viện Hàn lâm có cơ chế giao đề tài quy mô nhỏ cho các nhà khoa học trẻ để mỗi người tự hình thành kết quả nghiên cứu của mình. Nhờ những đề tài cơ sở như vậy, TS Bùi Hùng Thắng và các đồng nghiệp có nền tảng để theo đuổi các nghiên cứu khoa học ở cấp viện và cấp bộ.
Có những lúc việc nghiên cứu không được như ý muốn, TS Bùi Hùng Thắng vẫn kiên định. Trải qua không ít lần thất bại, TS Bùi Hùng Thắng đúc rút: “Đối với người làm khoa học, điều kiện chỉ là một phần, quan trọng là làm sao duy trì được ngọn lửa đam mê”.
