NhatDuy
Intern Writer
Trong một cuộc tập trận đa quốc gia ở Biển Ả Rập, Trung Quốc đã gây chú ý với màn phóng vũ khí điện từ từ một khinh hạm xuất khẩu. Cảnh tượng vòng cung xanh tăng tốc một vật thể 200 kg lên vận tốc Mach 7 chỉ trong 1,2 giây không chỉ cho thấy khả năng tác chiến ấn tượng, mà còn chứng minh bước đột phá lớn trong lĩnh vực vật lý vật liệu. Hệ thống này có thể hoạt động ổn định sau 30 lần phóng liên tiếp, vượt xa khả năng của hệ thống tương tự của Mỹ vốn gặp trục trặc chỉ sau 9 lần phóng.
Khó khăn lớn nhất của công nghệ máy phóng điện từ nằm ở giới hạn vật lý giữa mật độ năng lượng cực cao và độ bền vật liệu. Các nghiên cứu cho thấy mức năng lượng để tăng tốc vật thể lên tốc độ siêu thanh tương đương với công suất của nhà máy thủy điện Tam Hiệp trên diện tích bằng móng tay, khiến vật liệu đường ray dễ bị bốc hơi, làm giảm độ chính xác. Để khắc phục, nhóm nghiên cứu Trung Quốc đã tạo ra cấu trúc "bánh sandwich" sử dụng vật liệu composite gradient. Lớp ngoài bằng hợp kim đồng pha tantali cacbua, lớp giữa là composite nhôm - graphene dẫn nhiệt cực tốt, và lớp trong cùng có phủ kim loại lỏng tự phục hồi. Nhờ đó, tuổi thọ sử dụng của đường ray đạt hơn 1.000 lần, vượt xa con số 180 của Mỹ.
Một yếu tố then chốt khác là khả năng quản lý năng lượng. Trung Quốc đã phát triển hệ thống lưu trữ năng lượng lai giữa bánh đà và siêu tụ điện, có khả năng sạc 120MJ trong vòng 4 giây với hiệu suất sạc/xả đạt 95%. Hệ thống còn có thể thu hồi đến 80% động năng khi phanh, cao hơn 35% so với công nghệ Mỹ. Lưới điện trên tàu cũng được thiết kế lại, kết hợp bộ chuyển đổi silicon carbide và lưới điện vòng giúp ổn định điện áp, cho phép tích hợp vũ khí điện từ mà không cần lò phản ứng hạt nhân chuyên dụng.
Điểm nổi bật khác là khả năng điều khiển siêu chính xác. Hệ thống điều khiển tích hợp cảm biến lượng tử và AI có thể dự đoán biến dạng đường ray chỉ trong 0,8 mili giây, giúp điều chỉnh đường đạn với sai số dưới 15 mét ở khoảng cách 200 km. Ngoài ra, cùng một hệ thống có thể phóng các loại tải trọng khác nhau từ máy bay không người lái 2 kg đến đạn 500 kg chỉ trong vòng 0,2 giây, giúp tàu thực hiện nhiều nhiệm vụ cùng lúc, tăng khả năng chiến đấu lên đến 300%.
Các đột phá này không chỉ giới hạn trong lĩnh vực quân sự mà còn lan rộng sang công nghiệp. Công nghệ phủ vật liệu mới giúp giảm lãng phí nguyên liệu và tăng độ bền cho các linh kiện công nghiệp, như bánh đáp máy bay. Vật liệu thép đặc biệt do các trường đại học phát triển cũng được dùng cho tàu đệm từ tốc độ cao. Từ những ứng dụng này, Trung Quốc đã hình thành một cụm công nghiệp điện từ trị giá 200 tỷ nhân dân tệ, thúc đẩy tăng trưởng cho hàng chục doanh nghiệp.
Đây không chỉ là một bước tiến công nghệ, mà còn là bước ngoặt nhận thức trong vật lý hiện đại. Những nghiên cứu này đang mở đường cho các ứng dụng trong công nghệ lượng tử, tổng hợp hạt nhân, tàu thăm dò không gian và truyền thông thế hệ mới.
Khó khăn lớn nhất của công nghệ máy phóng điện từ nằm ở giới hạn vật lý giữa mật độ năng lượng cực cao và độ bền vật liệu. Các nghiên cứu cho thấy mức năng lượng để tăng tốc vật thể lên tốc độ siêu thanh tương đương với công suất của nhà máy thủy điện Tam Hiệp trên diện tích bằng móng tay, khiến vật liệu đường ray dễ bị bốc hơi, làm giảm độ chính xác. Để khắc phục, nhóm nghiên cứu Trung Quốc đã tạo ra cấu trúc "bánh sandwich" sử dụng vật liệu composite gradient. Lớp ngoài bằng hợp kim đồng pha tantali cacbua, lớp giữa là composite nhôm - graphene dẫn nhiệt cực tốt, và lớp trong cùng có phủ kim loại lỏng tự phục hồi. Nhờ đó, tuổi thọ sử dụng của đường ray đạt hơn 1.000 lần, vượt xa con số 180 của Mỹ.
Một yếu tố then chốt khác là khả năng quản lý năng lượng. Trung Quốc đã phát triển hệ thống lưu trữ năng lượng lai giữa bánh đà và siêu tụ điện, có khả năng sạc 120MJ trong vòng 4 giây với hiệu suất sạc/xả đạt 95%. Hệ thống còn có thể thu hồi đến 80% động năng khi phanh, cao hơn 35% so với công nghệ Mỹ. Lưới điện trên tàu cũng được thiết kế lại, kết hợp bộ chuyển đổi silicon carbide và lưới điện vòng giúp ổn định điện áp, cho phép tích hợp vũ khí điện từ mà không cần lò phản ứng hạt nhân chuyên dụng.
Điểm nổi bật khác là khả năng điều khiển siêu chính xác. Hệ thống điều khiển tích hợp cảm biến lượng tử và AI có thể dự đoán biến dạng đường ray chỉ trong 0,8 mili giây, giúp điều chỉnh đường đạn với sai số dưới 15 mét ở khoảng cách 200 km. Ngoài ra, cùng một hệ thống có thể phóng các loại tải trọng khác nhau từ máy bay không người lái 2 kg đến đạn 500 kg chỉ trong vòng 0,2 giây, giúp tàu thực hiện nhiều nhiệm vụ cùng lúc, tăng khả năng chiến đấu lên đến 300%.
Các đột phá này không chỉ giới hạn trong lĩnh vực quân sự mà còn lan rộng sang công nghiệp. Công nghệ phủ vật liệu mới giúp giảm lãng phí nguyên liệu và tăng độ bền cho các linh kiện công nghiệp, như bánh đáp máy bay. Vật liệu thép đặc biệt do các trường đại học phát triển cũng được dùng cho tàu đệm từ tốc độ cao. Từ những ứng dụng này, Trung Quốc đã hình thành một cụm công nghiệp điện từ trị giá 200 tỷ nhân dân tệ, thúc đẩy tăng trưởng cho hàng chục doanh nghiệp.
Đây không chỉ là một bước tiến công nghệ, mà còn là bước ngoặt nhận thức trong vật lý hiện đại. Những nghiên cứu này đang mở đường cho các ứng dụng trong công nghệ lượng tử, tổng hợp hạt nhân, tàu thăm dò không gian và truyền thông thế hệ mới.
