Mỹ phát triển nam châm Iron Nitride không đất hiếm cho đạn dẫn đường và thiết bị quân sự

Mỹ đang bước vào giai đoạn thử nghiệm công nghệ nam châm Iron Nitride không chứa đất hiếm nhằm trang bị cho đạn dẫn đường, drone và nhiều hệ thống quân sự. Giải pháp kỹ thuật này kỳ vọng giúp quân đội Mỹ giảm bớt sự phụ thuộc vào chuỗi cung ứng vật liệu chiến lược bên ngoài.

Quy mô sản xuất và công nghệ nam châm Iron Nitride

Nam châm vĩnh cửu đóng vai trò quan trọng trong các thiết bị quân sự hiện đại như động cơ điện, cảm biến, radar, máy bay không người lái (UAV) và cơ cấu dẫn hướng tên lửa. Tuy nhiên, các loại nam châm có lực từ mạnh nhất hiện nay chủ yếu dùng nguyên tố đất hiếm như neodymium, dysprosium hay terbium, vốn bị chi phối lớn bởi chuỗi cung ứng nước ngoài.

Để giải bài toán này, công ty Niron Magnetics tại Mỹ đã phát triển loại nam châm vĩnh cửu Iron Nitride (nitrua sắt) được tổng hợp chủ yếu từ sắt và nitơ. Công nghệ này bắt nguồn từ các nghiên cứu tại Đại học Minnesota và nhận tài trợ từ Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến về Năng lượng (ARPA-E).

Nhà máy đầu tiên của Niron đặt tại Sartell, Minnesota, có công suất thiết kế khoảng 1.500 tấn nam châm mỗi năm và dự kiến vận hành từ năm 2027. Doanh nghiệp này cũng lên kế hoạch chọn địa điểm xây dựng nhà máy thứ hai với vốn đầu tư tới 1,8 tỉ USD, công suất dự kiến đạt 10.000 tấn/năm nhằm chủ động hoàn toàn quy trình chế tạo nội địa.

Bài toán giảm phụ thuộc đất hiếm trong khí tài quân sự

Các nguyên tố đất hiếm hiện có mặt trên nhiều dòng khí tài quan trọng của Mỹ như tiêm kích F-35, tàu ngầm hạt nhân lớp Virginia và Columbia, tên lửa hành trình Tomahawk, bom dẫn đường JDAM cũng như radar cảnh báo sớm. Việc thiếu hụt nguồn cung có thể gây gián đoạn dây chuyền sản xuất vũ khí.

Vật liệu Iron Nitride không hướng tới mục tiêu thay thế hoàn toàn đất hiếm trên mọi khí tài. Dù vậy, việc ứng dụng nam châm sắt - nitơ vào các bộ phận phụ trợ như động cơ nhỏ, cảm biến hay cơ cấu điều khiển cánh lái sẽ giúp tiết kiệm lượng lớn đất hiếm để ưu tiên cho những hệ thống chiến lược bắt buộc.

Thử nghiệm thực tế trên đạn dẫn đường và thiết bị tác chiến

Lầu Năm Góc đã bắt đầu đưa vật liệu mới vào chương trình đánh giá kỹ thuật. Năm 2024, Không quân Mỹ trao hợp đồng cho Niron nhằm thử nghiệm khả năng tích hợp nam châm không đất hiếm lên UAV, động cơ máy bay chiến đấu, hệ thống dẫn đường tên lửa và vệ tinh.

Đến cuối năm 2025, Niron hợp tác với tập đoàn Moog để phát triển cơ cấu chấp hành (actuator) dùng nam châm Iron Nitride cho các loại đạn dẫn đường. Đây là bộ phận then chốt có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu điện thành chuyển động cơ học để điều khiển cánh lái, điều chỉnh quỹ đạo bay của quả đạn.

Triển vọng và thách thức trong ứng dụng thực địa

Nếu vượt qua các bài kiểm tra nghiêm ngặt về độ bền, khả năng chịu nhiệt và độ rung động trong môi trường khắc nghiệt, nam châm Iron Nitride sẽ rất phù hợp cho các dòng UAV, đạn thông minh và thiết bị tự động sản xuất hàng loạt. Việc tự chủ nguồn cung linh kiện nhỏ giúp dây chuyền chế tạo vũ khí không bị gián đoạn trong tình huống khẩn cấp.

Nhìn chung, vật liệu Iron Nitride chưa thể thay thế hoàn toàn nam châm đất hiếm trong ngắn hạn. Tuy nhiên, công nghệ này cung cấp cho ngành công nghiệp quốc phòng Mỹ một phương án dự phòng hiệu quả, đảm bảo tính liên tục cho chuỗi cung ứng thiết bị quân sự.