Siêu vật liệu, graphene, bionics. Vật liệu và công nghệ mới tìm cách đấu tranh
Khả năng tạo ra một vật liệu có góc khúc xạ âm đã được nhà vật lý Liên Xô Viktor Veselago dự đoán từ năm 1967, nhưng đến nay mới xuất hiện những mẫu đầu tiên về cấu trúc thực với các đặc tính như vậy. Do góc khúc xạ âm, các tia sáng bị bẻ cong xung quanh vật, làm cho vật đó không nhìn thấy được. Do đó, người quan sát chỉ nhận thấy những gì đang xảy ra sau lưng của người khoác chiếc áo choàng "tuyệt vời".
Để giành được lợi thế trên chiến trường, quân đội hiện đại đang chuyển sang sử dụng những khả năng có khả năng gây đột phá như thân xe và áo giáp tiên tiến cũng như công nghệ nano. ngụy trang sáng tạo, thiết bị điện mới, siêu pin và bảo vệ "thông minh" hoặc phản ứng cho nền tảng và nhân viên. Các hệ thống quân sự ngày càng trở nên phức tạp hơn, các vật liệu đa chức năng và lưỡng dụng tiên tiến mới đang được phát triển và sản xuất, việc thu nhỏ các thiết bị điện tử siêu mạnh và linh hoạt đang tiến hành một cách nhảy vọt.
Ví dụ bao gồm vật liệu tự phục hồi đầy hứa hẹn, vật liệu composite tiên tiến, gốm sứ chức năng, vật liệu điện sắc, vật liệu "bảo vệ mạng" phản ứng với nhiễu điện từ. Chúng được kỳ vọng là nền tảng của những công nghệ đột phá sẽ thay đổi hoàn toàn cục diện chiến trường và bản chất của chiến tranh trong tương lai.
Các vật liệu thế hệ tiếp theo tiên tiến như siêu vật liệu, graphene và ống nano carbon đang thu hút sự quan tâm lớn và đầu tư vững chắc vì chúng có các đặc tính và chức năng không có trong tự nhiên và phù hợp với các ứng dụng và nhiệm vụ quốc phòng được thực hiện trong môi trường khắc nghiệt hoặc thù địch. Công nghệ nano sử dụng vật liệu quy mô nanomet (10-9) để có thể sửa đổi cấu trúc ở cấp độ nguyên tử và phân tử và tạo ra các mô, thiết bị hoặc hệ thống khác nhau. Những vật liệu này là một hướng đi rất hứa hẹn và trong tương lai có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu quả chiến đấu.
Siêu vật liệu
Trước khi tiếp tục, hãy xác định siêu vật liệu. Siêu vật liệu là một vật liệu tổng hợp mà các đặc tính của nó không được xác định nhiều bởi các đặc tính của các nguyên tố cấu thành nó như một cấu trúc tuần hoàn được tạo ra nhân tạo. Chúng là những môi trường được hình thành nhân tạo và có cấu trúc đặc biệt với các đặc tính điện từ hoặc âm học mà công nghệ khó đạt được hoặc không có trong tự nhiên.
Kymeta Corporation, một công ty con của các công ty liên doanh trí tuệ đang chờ cấp bằng sáng chế, đã tham gia thị trường quốc phòng vào năm 2016 với ăng ten siêu vật liệu mTenna. Theo giám đốc công ty Nathan Kundz, chiếc ăng-ten di động dưới dạng ăng-ten thu phát sóng nặng khoảng 18 kg và tiêu thụ 10 watt. Thiết bị ăng ten siêu vật liệu có kích thước bằng một cuốn sách hoặc một chiếc netbook, không có bộ phận chuyển động và được sản xuất giống như màn hình LCD hoặc màn hình điện thoại thông minh sử dụng công nghệ bóng bán dẫn màng mỏng.
Siêu vật liệu bao gồm các vi cấu trúc dưới bước sóng, tức là những cấu trúc có kích thước nhỏ hơn bước sóng của bức xạ mà chúng được cho là kiểm soát. Các cấu trúc này có thể được làm từ các vật liệu phi từ tính như đồng và được khắc trên chất nền PCB bằng sợi thủy tinh.
Siêu vật liệu có thể được tạo ra để tương tác với các thành phần chính của sóng điện từ - tính cho phép và độ từ thẩm. Theo Pablos Holman, một nhà phát minh tại Công ty Trí tuệ, các ăng ten siêu vật liệu cuối cùng có thể thay thế các tháp di động, điện thoại cố định, cáp đồng trục và cáp quang.
Ăng-ten truyền thống được điều chỉnh để đánh chặn năng lượng có kiểm soát của một bước sóng cụ thể, kích thích các điện tử trong ăng-ten, tạo ra dòng điện. Đổi lại, các tín hiệu được mã hóa này có thể được hiểu là thông tin.
Hệ thống ăng-ten hiện đại rất cồng kềnh bởi vì các loại ăng-ten khác nhau được yêu cầu cho các tần số khác nhau. Trong trường hợp ăng-ten làm bằng siêu vật liệu, lớp bề mặt cho phép bạn thay đổi hướng bẻ cong của sóng điện từ. Siêu vật liệu thể hiện cả tính cho phép âm và độ từ thẩm âm và do đó có chỉ số khúc xạ âm. Chỉ số khúc xạ âm này, không có trong bất kỳ vật liệu tự nhiên nào, xác định sự thay đổi của sóng điện từ khi vượt qua ranh giới của hai môi trường khác nhau. Do đó, máy thu của một ăng-ten siêu vật liệu có thể được điều chỉnh điện tử để nhận các tần số khác nhau, nhờ đó các nhà phát triển có cơ hội đạt được băng thông rộng và giảm kích thước của các phần tử ăng-ten.
Các siêu vật liệu bên trong các ăng-ten như vậy được lắp ráp thành một mảng phẳng gồm các ô riêng lẻ dày đặc (rất giống với vị trí các pixel trên màn hình TV) với một mảng phẳng khác gồm các ống dẫn sóng hình chữ nhật song song, cũng như một mô-đun điều khiển sự phát sóng thông qua phần mềm và cho phép ăng-ten xác định hướng của bức xạ.
Holman giải thích rằng cách dễ nhất để hiểu được giá trị của ăng-ten siêu vật liệu là xem xét kỹ hơn khẩu độ vật lý của ăng-ten và độ tin cậy của kết nối Internet trên tàu, máy bay, máy bay không người lái và các hệ thống chuyển động khác.
“Mỗi vệ tinh liên lạc mới được đưa vào quỹ đạo ngày nay,” Holman tiếp tục, “có dung lượng lớn hơn chòm sao vệ tinh chỉ vài năm trước. Chúng ta có tiềm năng không dây to lớn trên các mạng vệ tinh này, nhưng cách duy nhất để tiếp cận chúng là sử dụng một đĩa vệ tinh, lớn, nặng và đắt tiền để lắp đặt và bảo trì. Với một ăng-ten dựa trên siêu vật liệu, chúng ta có thể tạo ra một tấm nền phẳng có thể định hướng chùm tia và nhắm thẳng vào vệ tinh.
Holman nói: “XNUMX% thời gian ăng-ten có thể giám sát vật lý không được định hướng vào vệ tinh và bạn đang ngoại tuyến một cách hiệu quả. “Do đó, một ăng-ten siêu vật liệu có thể đặc biệt hữu ích trong bối cảnh hàng hải, vì đĩa này được điều khiển vật lý để hướng tới vệ tinh, vì con tàu thường thay đổi hướng đi và liên tục lắc lư trên sóng.”
Hiện nay, có sự phát triển nhanh chóng của công nghệ các nền tảng không người lái với các đặc tính sinh học. Ví dụ: Razor AUV (mô hình tỷ lệ trong hình bên dưới) và Velox AUV (ở trên) bắt chước các chuyển động tự nhiên của động vật hoặc thực vật, rất phù hợp cho các nhiệm vụ do thám và bí mật.
Sinh học
Sự phát triển của các vật liệu mới cũng đang hướng tới việc tạo ra các hệ thống đa chức năng linh hoạt với các hình dạng phức tạp. Ở đây khoa học ứng dụng đóng một vai trò quan trọng về ứng dụng trong các thiết bị kỹ thuật và hệ thống các nguyên tắc tổ chức, tính chất, chức năng và cấu trúc của tự nhiên sống. Bionics (trong văn học phương Tây là phỏng sinh học) giúp một người tạo ra các hệ thống kỹ thuật và quy trình công nghệ ban đầu dựa trên những ý tưởng được tìm thấy và vay mượn từ tự nhiên.
Trung tâm Nghiên cứu Tác chiến Tàu ngầm của Hải quân Hoa Kỳ đang thử nghiệm một phương tiện tự động dò mìn dưới nước (AUV) sử dụng các nguyên tắc sinh học. bắt chước các chuyển động của sinh vật biển. Razor dài 3 mét và có thể được mang bởi hai người. Các thiết bị điện tử của nó điều phối hoạt động của bốn cánh vỗ và hai cánh quạt ở đuôi tàu. Động tác vỗ cánh bắt chước chuyển động của một số động vật, chẳng hạn như chim và rùa. Điều này cho phép AUV di chuột, thực hiện cơ động chính xác ở tốc độ thấp và đạt tốc độ cao. Sự nhanh nhẹn này cũng cho phép Razor dễ dàng thay đổi vị trí và trôi nổi xung quanh các vật thể để chụp chúng ở dạng XNUMXD.
Cơ quan Nghiên cứu và Phát triển Hải quân Hoa Kỳ đang tài trợ cho Hệ thống Năng lượng Pliant để phát triển một nguyên mẫu của tàu lặn tự hành Velox tùy chọn sử dụng một hệ thống các cánh tản nhiệt dạng giấy, phi tuyến tính, đa ổn định thay vì các cánh quạt tạo ra các chuyển động nhấp nhô lặp đi lặp lại tương tự như của một con cá đuối. Thiết bị này chuyển đổi chuyển động của các vây polymer linh hoạt, nhấp nhô, có điện tích có dạng hình học hypebol phẳng thành chuyển động tịnh tiến, chuyển động tự do dưới nước, trong sóng lướt, trên cát, trên thảm thực vật trên biển và trên cạn, trên đá hoặc băng trơn.
Theo phát ngôn viên của Pliant Energy Systems, chuyển động nhấp nhô về phía trước ngăn cản sự vướng vào thảm thực vật rậm rạp vì không có bộ phận quay, đồng thời gây ra thiệt hại tối thiểu cho thực vật và trầm tích. Máy bay có độ ồn thấp, chạy bằng pin lithium-ion, có thể cải thiện khả năng nổi của nó để duy trì vị trí của nó dưới lớp băng và nó có thể được điều khiển từ xa. Nhiệm vụ chính của nó bao gồm: thông tin liên lạc, bao gồm GPS, WiFi, radio hoặc các kênh vệ tinh; tình báo và thu thập thông tin; tìm kiếm và giải cứu; và quét và xác định các loại mìn.
Sự phát triển của công nghệ nano và cấu trúc vi mô cũng rất quan trọng trong công nghệ sinh học, được lấy cảm hứng từ thiên nhiên để bắt chước các quá trình vật lý hoặc tối ưu hóa việc sản xuất vật liệu mới.
Áo giáp trong suốt không chỉ được sử dụng để bảo vệ người và phương tiện đạn đạo. Nó cũng lý tưởng để bảo vệ thiết bị điện tử, kính laser năng lượng cao, hệ thống hình ảnh cứng, tấm chắn mặt, UAV và các nền tảng nhạy cảm khối lượng khác.
Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ đang phát triển một tấm chắn bằng polyme trong suốt có cấu trúc vi mô phân lớp tương tự như vỏ kitin của động vật giáp xác, nhưng được làm từ vật liệu nhựa. Điều này cho phép vật liệu duy trì sự phù hợp trong một loạt các nhiệt độ và tải trọng, cho phép nó được sử dụng để bảo vệ con người, bệ cố định, phương tiện và máy bay.
Theo Yas Sanghera, người đứng đầu bộ phận vật liệu và thiết bị quang học tại phòng thí nghiệm này, quy luật bảo vệ có sẵn trên thị trường được làm từ ba loại nhựa và không thể chịu được hoàn toàn một viên đạn 9mm bắn từ 1-2 mét và bay từ tốc độ. 335 m / s.
Bộ giáp trong suốt do phòng thí nghiệm này phát triển cho phép giảm khối lượng 40% trong khi vẫn duy trì tính toàn vẹn của đường đạn và hấp thụ thêm 68% năng lượng đạn. Sanghera giải thích rằng bộ giáp này sẽ rất phù hợp cho một số ứng dụng quân sự, chẳng hạn như xe chống mìn, xe bọc thép lội nước, xe tiếp tế và cửa sổ buồng lái máy bay.
Theo Sanghera, phòng thí nghiệm của ông dự định xây dựng dựa trên những phát triển hiện có để tạo ra áo giáp trong suốt hình cầu nhẹ với các đặc điểm trúng nhiều mục tiêu và giảm trọng lượng hơn 20%, giúp bảo vệ khỏi đạn súng trường 7,62x39mm.
Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng (DARPA) cũng đang phát triển một loại áo giáp trong suốt "Spinel" (Spinel), có những đặc tính độc đáo. Vật liệu này có đặc tính chịu nhiều tác động tuyệt vời, độ cứng cao và khả năng chống xói mòn, tăng khả năng chống chịu với các yếu tố bên ngoài; nó truyền một loạt bức xạ hồng ngoại bước sóng trung bình rộng hơn, làm tăng khả năng của các thiết bị nhìn ban đêm (khả năng nhìn thấy các vật thể phía sau bề mặt kính), và ngoài ra, nó nặng bằng một nửa so với kính chống đạn truyền thống.
Hoạt động này là một phần của chương trình Nguyên tử đến Sản phẩm (A2P) của DARPA, chương trình "phát triển các công nghệ và quy trình cần thiết để lắp ráp các hạt nanomet (gần bằng kích thước của nguyên tử) thành các hệ thống, thành phần hoặc vật liệu ít nhất ở quy mô milimet."
Theo người đứng đầu chương trình A2P tại DARPA, John Maine, trong 18 năm qua, Văn phòng đã giảm được độ dày của lớp giáp trong suốt cơ bản từ khoảng 6 cm xuống còn XNUMX cm trong khi vẫn duy trì các đặc tính sức mạnh của nó. Nó bao gồm nhiều lớp khác nhau, "không phải tất cả đều là gốm và không phải tất cả đều là nhựa hoặc thủy tinh," được liên kết với một vật liệu nền để tránh nứt vỡ. "Bạn phải nghĩ về nó như một hệ thống phòng thủ, không phải như một mảnh vật liệu nguyên khối."
Kính Spinel được chế tạo để lắp trên xe tải FMTV nguyên mẫu (Dòng xe chiến thuật hạng trung - dòng xe quân sự hạng trung) của Quân đội Hoa Kỳ để được Trung tâm Nghiên cứu Thiết giáp đánh giá.
Theo chương trình A2P, DARPA đã trao cho Voxtel, hợp tác với Viện Vật liệu nano và Vi điện tử Oregon, một hợp đồng trị giá 5,9 triệu đô la để nghiên cứu các quy trình sản xuất từ quy mô nano đến quy mô vĩ mô. Dự án sinh học này liên quan đến việc phát triển một chất kết dính tổng hợp tái tạo khả năng của thằn lằn tắc kè.
“Trên lòng bàn chân của con tắc kè, có một thứ giống như những sợi lông nhỏ ... dài khoảng 100 micron, phân nhánh một cách lung tung. Ở cuối mỗi nhánh nhỏ là một tấm nano cực nhỏ có kích thước khoảng 10 nanomet. Khi tiếp xúc với tường hoặc trần nhà, những tấm này cho phép tắc kè bám vào tường hoặc trần nhà ”.
Maine cho biết các nhà sản xuất chưa bao giờ có thể tái tạo những khả năng này vì họ không thể tạo ra các cấu trúc nano phân nhánh.
“Voxtel đang phát triển các công nghệ sản xuất cho phép chúng tôi tái tạo cấu trúc sinh học này và nắm bắt những phẩm chất sinh học này. Nó sử dụng các ống nano carbon theo một cách thực sự mới, nó cho phép bạn tạo ra các cấu trúc 3D phức tạp và sử dụng chúng theo những cách rất nguyên bản, không nhất thiết là cấu trúc, mà theo những cách khác, sáng tạo hơn. ”
Voxtel muốn phát triển các kỹ thuật sản xuất phụ gia tiên tiến sẽ sản xuất "các vật liệu tự được lắp ráp thành các đơn vị hoàn chỉnh về mặt chức năng, sau đó được lắp ráp thành các hệ thống không đồng nhất phức tạp." Các kỹ thuật này sẽ dựa trên việc bắt chước các mã di truyền đơn giản có trong tự nhiên và các phản ứng hóa học nói chung cho phép các phân tử tự lắp ráp từ cấp độ nguyên tử thành các cấu trúc lớn có khả năng tự cung cấp năng lượng.
“Chúng tôi muốn phát triển một chất kết dính có thể tái sử dụng tiên tiến. Maine cho biết chúng tôi muốn có được một loại vật liệu có các đặc tính của epoxy, nhưng không có khả năng sử dụng một lần và gây ô nhiễm bề mặt. "Vẻ đẹp của vật liệu giống tắc kè là nó không để lại dấu vết và hoạt động ngay lập tức."
Các vật liệu tiên tiến đang phát triển nhanh chóng khác bao gồm các vật liệu siêu mỏng như graphene và ống nano carbon, có các đặc tính cấu trúc, nhiệt, điện và quang học sẽ cách mạng hóa không gian chiến đấu hiện đại.
Cửa sổ trong suốt từ "Spinel" được làm cho nguyên mẫu xe tải FMTV của Quân đội Hoa Kỳ.
Graphene
Mặc dù ống nano carbon có tiềm năng tốt cho các ứng dụng trong điện tử, hệ thống ngụy trang và các ứng dụng y sinh, nhưng graphene “thú vị hơn vì nó cung cấp, ít nhất là trên giấy tờ, nhiều khả năng hơn”, Giuseppe Daquino, phát ngôn viên của Cơ quan Quốc phòng Châu Âu (EOA) cho biết .
Graphene là một vật liệu nano siêu mỏng được hình thành bởi một lớp nguyên tử carbon dày một nguyên tử. Graphene nhẹ và bền có độ dẫn nhiệt và dẫn điện cao kỷ lục. Ngành công nghiệp quốc phòng đang xem xét chặt chẽ việc sử dụng graphene trong các ứng dụng đòi hỏi sức mạnh, tính linh hoạt và khả năng chống chịu với nhiệt độ cao, chẳng hạn như các nhiệm vụ chiến đấu trong điều kiện khắc nghiệt.
Dakquino cho biết graphene “ít nhất là trên lý thuyết, là vật liệu của tương lai. Lý do tại sao có rất nhiều cuộc tranh luận thú vị diễn ra ngay bây giờ là sau nhiều năm nghiên cứu trong lĩnh vực dân sự, nó đã trở nên rõ ràng rằng nó sẽ thực sự thay đổi các kịch bản chiến đấu ”.
“Chỉ liệt kê một vài khả năng: thiết bị điện tử linh hoạt, hệ thống điện, bảo vệ tên lửa đạn đạo, ngụy trang, bộ lọc / màng, vật liệu tản nhiệt cao, ứng dụng y sinh và cảm biến. Trên thực tế, đây là những hướng công nghệ chính ”.
Vào tháng 2017 năm 2018, EOA đã bắt đầu một cuộc nghiên cứu kéo dài một năm về các ứng dụng có thể có trong tương lai của graphene trong lĩnh vực quân sự và tác động của nó đối với ngành công nghiệp quốc phòng châu Âu. Công việc này do Quỹ Sáng tạo và Nghiên cứu Kỹ thuật Tây Ban Nha, với sự hợp tác của Đại học Cartagena và công ty Cambridge Nanomaterial Technology Ltd của Anh. Vào tháng XNUMX năm XNUMX, một cuộc hội thảo của các nhà nghiên cứu và chuyên gia về graphene đã được tổ chức, nơi xác định lộ trình ứng dụng của nó trong lĩnh vực quốc phòng.
Theo EOA, “Trong số các vật liệu có tiềm năng cách mạng hóa khả năng quốc phòng trong thập kỷ tới, graphene nằm trong danh sách ưu tiên. Nhẹ, linh hoạt, bền hơn thép 200 lần và khả năng dẫn điện của nó là đáng kinh ngạc (tốt hơn silicon), cũng như khả năng dẫn nhiệt của nó ”.
EOA cũng lưu ý rằng graphene có những đặc tính đáng chú ý trong lĩnh vực "quản lý chữ ký". Đó là, nó có thể được sử dụng để sản xuất “lớp phủ hấp thụ vô tuyến sẽ biến các phương tiện quân sự, máy bay, tàu ngầm và tàu nổi thành những vật thể gần như không thể phát hiện được. Tất cả những điều này làm cho graphene trở thành một vật liệu cực kỳ hấp dẫn không chỉ cho ngành công nghiệp dân dụng mà còn cho các ứng dụng quân sự, trên bộ, trên không và trên biển ”.
Quy trình thiêu kết ép nóng (ở trên) được Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ sử dụng để tạo ra đồ gốm Spinel trong suốt. Bột được nén dưới chân không để có được độ trong suốt. Vật liệu tạo thành (bên dưới) có thể được mài và đánh bóng như đá quý.
Để đạt được mục tiêu này, Quân đội Hoa Kỳ đang khám phá việc sử dụng graphene cho xe cộ và quần áo bảo hộ. Theo kỹ sư Emil Sandoz-Rosado thuộc Phòng thí nghiệm nghiên cứu quân sự của quân đội Mỹ (ARL), vật liệu này có tính chất cơ học tuyệt vời, một lớp nguyên tử của graphene cứng hơn 10 lần và bền hơn 30 lần so với lớp sợi đạn đạo thương mại cùng loại. “Mức trần cho graphene rất cao. Đây là một trong những lý do tại sao một số nhóm làm việc trong ARL đã bày tỏ sự quan tâm đến nó, bởi vì các đặc điểm thiết kế của nó về mặt áo giáp là rất hứa hẹn.
Tuy nhiên, cũng có những khó khăn khá lớn. Một là quy mô vật chất; quân đội cần vật liệu bảo vệ có thể đóng cửa xe tăng, ô tô và binh lính. “Chúng tôi cần nhiều hơn thế. Nói chung, chúng ta đang nói về một triệu hoặc nhiều lớp mà chúng ta hiện đang cần.
Sandoz-Rosado cho biết graphene có thể được tạo ra theo một hoặc hai cách, hoặc thông qua quá trình tạo vảy trong đó graphite chất lượng cao được tách thành các lớp nguyên tử riêng lẻ hoặc phát triển một lớp graphene đơn nguyên tử trên lá đồng. Quá trình này được chấp nhận tốt bởi các phòng thí nghiệm liên quan đến sản xuất graphene chất lượng cao. “Nó không hoàn toàn hoàn hảo, nhưng nó khá gần. Tuy nhiên, ngày nay đã đến lúc nói về nhiều hơn chỉ một lớp nguyên tử, chúng ta cần một sản phẩm chính thức ”. Do đó, một chương trình gần đây đã được đưa ra nhằm phát triển các quy trình liên tục để sản xuất graphene trên quy mô công nghiệp.
"Cho dù đó là ống nano carbon hay graphene, bạn phải tính đến các yêu cầu cụ thể cần được đáp ứng", Dakvino cảnh báo, lưu ý rằng mô tả chính thức về các đặc tính của vật liệu tiên tiến mới, tiêu chuẩn hóa các quy trình chính xác để tạo ra vật liệu mới, khả năng tái tạo của các quá trình này, khả năng sản xuất của toàn bộ dây chuyền (từ nghiên cứu cơ bản đến sản xuất trình diễn và nguyên mẫu) cần được nghiên cứu và biện minh cẩn thận khi sử dụng các vật liệu đột phá như graphene và ống nano carbon trong các nền tảng quân sự.
“Nó không chỉ là nghiên cứu, bởi vì vào cuối ngày, bạn cần chắc chắn rằng một vật liệu nhất định đã nhận được mô tả chính thức và sau đó bạn cần chắc chắn rằng nó có thể được sản xuất theo một quy trình nhất định. Nó không dễ dàng như vậy, bởi vì quá trình sản xuất có thể thay đổi, chất lượng của sản phẩm sản xuất ra có thể thay đổi tùy theo quy trình, vì vậy quy trình này phải được lặp lại nhiều lần ”.
ARL đã làm việc với các nhà sản xuất graphene để đánh giá chất lượng của sản phẩm và cách nó có thể được mở rộng, Sandoz-Rosado cho biết. Mặc dù vẫn chưa rõ liệu các quy trình liên tục, đang ở giai đoạn sơ khai, có mô hình kinh doanh, năng lực phù hợp hay không và liệu chúng có thể cung cấp chất lượng cần thiết hay không.
Dakquino lưu ý rằng những tiến bộ trong mô phỏng máy tính và tính toán lượng tử có thể thúc đẩy quá trình nghiên cứu và phát triển, cũng như phát triển các phương pháp sản xuất vật liệu tiên tiến trong tương lai gần. “Với thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính và mô phỏng vật liệu, nhiều thứ có thể được mô phỏng: có thể mô phỏng các đặc tính của vật liệu và thậm chí cả quy trình sản xuất. Bạn thậm chí có thể tạo ra một thực tế ảo, nơi về cơ bản bạn có thể nhìn vào các giai đoạn khác nhau của quá trình tạo ra vật chất ”.
Dakquino cũng nói rằng các kỹ thuật mô hình hóa máy tính và thực tế ảo tiên tiến mang lại lợi thế bằng cách tạo ra "một hệ thống tích hợp, nơi bạn có thể mô phỏng một vật liệu cụ thể và xem liệu vật liệu đó có thể được áp dụng trong một số điều kiện nhất định hay không." Điện toán lượng tử có thể thay đổi hoàn toàn trạng thái của các vấn đề ở đây.
“Trong tương lai, tôi càng thấy hứng thú hơn với những cách sản xuất mới, những cách mới để tạo ra vật liệu mới và quy trình sản xuất mới thông qua mô phỏng máy tính, vì sức mạnh tính toán khổng lồ chỉ có thể đạt được khi sử dụng máy tính lượng tử.”
Theo Dakvino, một số ứng dụng của graphene đã hoàn thiện hơn về mặt công nghệ, trong khi những ứng dụng khác thì ít hơn. Ví dụ, vật liệu tổng hợp gốm dựa trên ma trận có thể được cải thiện bằng cách tích hợp các phiến graphene, giúp củng cố vật liệu và tăng sức đề kháng cơ học trong khi giảm khối lượng của nó. “Ví dụ, nếu chúng ta đang nói về vật liệu tổng hợp,” Dakvino tiếp tục, “hoặc trong các thuật ngữ chung nhất về vật liệu được gia cố bằng cách thêm graphene, thì chúng ta sẽ có được vật liệu thực và quy trình thực để sản xuất hàng loạt chúng, nếu không phải là ngày mai, nhưng có thể trong năm năm tới ”.
“Đó là lý do tại sao graphene lại được quan tâm như vậy đối với các hệ thống bảo vệ tên lửa đạn đạo. Không phải vì graphene có thể được sử dụng làm áo giáp. Nhưng nếu bạn sử dụng graphene làm vật liệu gia cố cho áo giáp, thì nó có thể trở nên mạnh hơn cả Kevlar.
Các lĩnh vực ưu tiên, chẳng hạn như hệ thống tự hành và cảm biến, cũng như các khu vực quân sự có nguy cơ cao, chẳng hạn như dưới nước, không gian và điều khiển học, phụ thuộc nhiều nhất vào các vật liệu tiên tiến mới và giao diện của công nghệ nano và vi mô với công nghệ sinh học, vật liệu tàng hình, vật liệu phản ứng và hệ thống lưu trữ và sản xuất năng lượng.
Siêu vật liệu và công nghệ nano, chẳng hạn như graphene và ống nano carbon, hiện đang được phát triển nhanh chóng. Trong các công nghệ mới này, quân đội đang tìm kiếm các cơ hội mới, khám phá các ứng dụng của chúng và các rào cản tiềm ẩn, vì họ buộc phải cân bằng giữa nhu cầu của chiến trường hiện đại và các mục tiêu nghiên cứu dài hạn.
Tương lai đang đến với chúng ta. Thiết bị Velox của Pliant Energy Systems
Theo các trang web:
www.nationaldefencemagazine.org
www.metamaterial.com
siêu vật liệucenter.com
Science.howstuffworks.com
www.kymetacorp.com
www.pliantenergy.com
www.darpa.mil
voxtel-inc.com
www.eda.europa.eu
www.facebook.com
www.habr.com
www.wikipedia.org
en.wikipedia.org
pinterest.com
eandt.theiet.org
tin tức