Sự ra đời của phòng sạch hiện đại bắt nguồn từ ngành công nghiệp quân sự thời chiến. Vào những năm 1920, Hoa Kỳ lần đầu tiên đưa ra yêu cầu về môi trường sản xuất sạch trong quá trình sản xuất con quay hồi chuyển trong ngành hàng không. Để loại bỏ sự nhiễm bẩn bụi trong không khí đối với các bánh răng và ổ trục của thiết bị máy bay, họ đã thiết lập "khu vực lắp ráp được kiểm soát" trong các xưởng sản xuất và phòng thí nghiệm, cách ly quá trình lắp ráp ổ trục khỏi các khu vực sản xuất và vận hành khác, đồng thời cung cấp liên tục không khí được lọc. Trong Thế chiến II, các công nghệ phòng sạch như bộ lọc HEPA đã được phát triển để đáp ứng nhu cầu chiến tranh. Những công nghệ này chủ yếu được sử dụng trong nghiên cứu thử nghiệm quân sự và xử lý sản phẩm để đạt được độ chính xác, thu nhỏ, độ tinh khiết cao, chất lượng cao và độ tin cậy cao. Vào những năm 1950, trong Chiến tranh Triều Tiên, quân đội Hoa Kỳ đã gặp phải sự cố thiết bị điện tử trên diện rộng. Hơn 80% radar bị hỏng, gần 50% thiết bị định vị thủy âm bị hỏng và 70% thiết bị điện tử của quân đội bị hỏng. Chi phí bảo trì hàng năm vượt quá gấp đôi chi phí ban đầu do độ tin cậy của linh kiện kém và chất lượng không nhất quán. Cuối cùng, quân đội Mỹ đã xác định nguyên nhân chính là do bụi và môi trường nhà máy không sạch sẽ, dẫn đến tỷ lệ sản xuất linh kiện thấp. Mặc dù đã áp dụng các biện pháp nghiêm ngặt để cách ly các xưởng sản xuất, vấn đề phần lớn đã được giải quyết. Việc đưa bộ lọc không khí HEPA vào các xưởng này cuối cùng đã giải quyết được vấn đề, đánh dấu sự ra đời của phòng sạch hiện đại.
Đầu những năm 1950, Mỹ đã phát minh và sản xuất bộ lọc không khí HEPA, đánh dấu bước đột phá lớn đầu tiên trong công nghệ phòng sạch. Điều này cho phép thành lập một số phòng sạch công nghiệp trong lĩnh vực quân sự và sản xuất vệ tinh của Mỹ, và sau đó là việc sử dụng rộng rãi chúng trong sản xuất thiết bị hàng không và hàng hải, gia tốc kế, con quay hồi chuyển và các thiết bị điện tử. Khi công nghệ phòng sạch phát triển nhanh chóng ở Mỹ, các nước phát triển trên thế giới cũng bắt đầu nghiên cứu và ứng dụng nó. Người ta kể rằng một công ty tên lửa của Mỹ đã phát hiện ra rằng khi lắp ráp con quay hồi chuyển dẫn hướng quán tính tại xưởng Purdy, trung bình cần phải làm lại 120 lần cho mỗi 10 đơn vị sản xuất. Khi việc lắp ráp được thực hiện trong môi trường có kiểm soát ô nhiễm bụi, tỷ lệ làm lại giảm xuống chỉ còn hai lần. So sánh vòng bi con quay hồi chuyển được lắp ráp ở tốc độ 1200 vòng/phút trong môi trường không bụi và môi trường có bụi (với đường kính hạt trung bình là 3μm và mật độ hạt là 1000 pc/m³) cho thấy sự khác biệt gấp 100 lần về tuổi thọ sản phẩm. Những kinh nghiệm sản xuất này đã nhấn mạnh tầm quan trọng và tính cấp thiết của việc lọc không khí trong ngành công nghiệp quân sự và là động lực thúc đẩy sự phát triển công nghệ không khí sạch vào thời điểm đó.
Việc ứng dụng công nghệ không khí sạch trong quân sự chủ yếu nhằm cải thiện hiệu suất và tuổi thọ của vũ khí. Bằng cách kiểm soát độ sạch của không khí, hàm lượng vi sinh vật và các chất gây ô nhiễm khác, công nghệ không khí sạch cung cấp một môi trường được kiểm soát tốt cho vũ khí, đảm bảo hiệu quả sản lượng, nâng cao hiệu quả sản xuất, bảo vệ sức khỏe người lao động và tuân thủ các quy định. Hơn nữa, công nghệ không khí sạch được sử dụng rộng rãi trong các cơ sở và phòng thí nghiệm quân sự để đảm bảo hoạt động đúng đắn của các thiết bị và dụng cụ chính xác.
Sự bùng nổ của chiến tranh quốc tế đang thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp quân sự. Ngành công nghiệp đang phát triển nhanh chóng này đòi hỏi môi trường sản xuất chất lượng cao, dù là để cải thiện độ tinh khiết của nguyên liệu thô, gia công và lắp ráp các bộ phận, hay nâng cao độ tin cậy và tuổi thọ của các linh kiện và thiết bị hoàn chỉnh. Các yêu cầu ngày càng cao hơn được đặt ra đối với hiệu suất sản phẩm, chẳng hạn như thu nhỏ, độ chính xác cao, độ tinh khiết cao, chất lượng cao và độ tin cậy cao. Hơn nữa, công nghệ sản xuất càng tiên tiến thì yêu cầu về độ sạch của môi trường sản xuất càng cao.
Công nghệ phòng sạch chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực quân sự trong sản xuất và bảo dưỡng máy bay, tàu chiến, tên lửa và vũ khí hạt nhân, cũng như sử dụng và bảo dưỡng thiết bị điện tử trong chiến tranh. Công nghệ phòng sạch đảm bảo độ chính xác của thiết bị quân sự và độ tinh khiết của môi trường sản xuất bằng cách kiểm soát các chất gây ô nhiễm trong không khí như bụi mịn, không khí độc hại và vi sinh vật, từ đó nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị.
Ứng dụng phòng sạch trong lĩnh vực quân sự chủ yếu bao gồm gia công chính xác, sản xuất thiết bị điện tử và hàng không vũ trụ. Trong gia công chính xác, phòng sạch cung cấp môi trường làm việc không bụi và vô trùng, đảm bảo độ chính xác và chất lượng của các bộ phận cơ khí. Ví dụ, chương trình đổ bộ lên mặt trăng Apollo yêu cầu mức độ sạch sẽ cực cao đối với gia công chính xác và các thiết bị điều khiển điện tử, trong đó công nghệ phòng sạch đóng vai trò then chốt. Trong sản xuất thiết bị điện tử, phòng sạch giúp giảm tỷ lệ hỏng hóc của các linh kiện điện tử một cách hiệu quả. Công nghệ phòng sạch cũng không thể thiếu trong ngành công nghiệp hàng không vũ trụ. Trong các sứ mệnh đổ bộ lên mặt trăng Apollo, không chỉ gia công chính xác và các thiết bị điều khiển điện tử yêu cầu môi trường siêu sạch, mà các thùng chứa và dụng cụ được sử dụng để mang đá mặt trăng về cũng phải đáp ứng các tiêu chuẩn sạch sẽ cực cao. Điều này đã dẫn đến sự phát triển của công nghệ dòng chảy tầng và phòng sạch cấp 100. Trong sản xuất máy bay, tàu chiến và tên lửa, phòng sạch cũng đảm bảo sản xuất linh kiện chính xác và giảm thiểu các lỗi do bụi gây ra.
Công nghệ phòng sạch cũng được sử dụng trong y học quân sự, nghiên cứu khoa học và các lĩnh vực khác để đảm bảo độ chính xác và an toàn của thiết bị và thí nghiệm trong điều kiện khắc nghiệt. Với sự tiến bộ của công nghệ, các tiêu chuẩn và thiết bị phòng sạch liên tục được nâng cấp, và ứng dụng của chúng trong quân đội đang ngày càng mở rộng.
Trong sản xuất và bảo trì vũ khí hạt nhân, môi trường sạch ngăn ngừa sự phát tán của vật liệu phóng xạ và đảm bảo an toàn sản xuất. Bảo trì thiết bị điện tử: Trong môi trường chiến đấu, phòng sạch được sử dụng để bảo trì thiết bị điện tử, ngăn bụi và hơi ẩm ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động. Sản xuất thiết bị y tế: Trong lĩnh vực y tế quân sự, phòng sạch đảm bảo độ vô trùng của thiết bị y tế và nâng cao độ an toàn.
Tên lửa liên lục địa, với tư cách là một thành phần thiết yếu của lực lượng chiến lược quốc gia, hiệu suất và độ tin cậy của chúng liên quan trực tiếp đến an ninh quốc gia và khả năng răn đe. Do đó, kiểm soát độ sạch là một bước quan trọng trong sản xuất và chế tạo tên lửa. Độ sạch không đầy đủ có thể dẫn đến ô nhiễm các bộ phận của tên lửa, ảnh hưởng đến độ chính xác, độ ổn định và tuổi thọ của chúng. Độ sạch cao đặc biệt quan trọng đối với các bộ phận chính như động cơ tên lửa và hệ thống dẫn đường, đảm bảo hiệu suất ổn định của tên lửa. Để đảm bảo độ sạch của tên lửa liên lục địa, các nhà sản xuất thực hiện một loạt các biện pháp kiểm soát độ sạch nghiêm ngặt, bao gồm sử dụng phòng sạch, bàn làm việc sạch, quần áo phòng sạch và vệ sinh, kiểm tra thường xuyên môi trường sản xuất.
Phòng sạch được phân loại theo mức độ sạch sẽ, với cấp độ thấp hơn thể hiện mức độ sạch sẽ cao hơn. Các cấp độ phòng sạch phổ biến bao gồm: Phòng sạch cấp 100, chủ yếu được sử dụng trong môi trường yêu cầu độ sạch cực cao, chẳng hạn như phòng thí nghiệm sinh học. Phòng sạch cấp 1000, phù hợp với môi trường yêu cầu gỡ lỗi và sản xuất độ chính xác cao trong quá trình phát triển tên lửa liên lục địa; Phòng sạch cấp 10000, được sử dụng trong môi trường sản xuất yêu cầu độ sạch cao, chẳng hạn như lắp ráp thiết bị thủy lực hoặc khí nén. Phòng sạch cấp 10000, phù hợp cho sản xuất dụng cụ chính xác nói chung.
Việc phát triển tên lửa đạn đạo liên lục địa (ICBM) đòi hỏi phòng sạch cấp 1000. Độ sạch của không khí là rất quan trọng trong quá trình phát triển và sản xuất ICBM, đặc biệt là trong quá trình vận hành thử và sản xuất các thiết bị có độ chính xác cao, chẳng hạn như sản xuất laser và chip, thường yêu cầu môi trường siêu sạch cấp 10000 hoặc cấp 1000. Việc phát triển ICBM cũng đòi hỏi thiết bị phòng sạch, đóng vai trò quan trọng, đặc biệt là trong các lĩnh vực nhiên liệu năng lượng cao, vật liệu composite và sản xuất chính xác. Thứ nhất, nhiên liệu năng lượng cao được sử dụng trong ICBM đặt ra những yêu cầu nghiêm ngặt đối với môi trường sạch. Việc phát triển các loại nhiên liệu năng lượng cao như nhiên liệu rắn NEPE (NEPE, viết tắt của Nitrate Ester Plasticized Polyether Propellant), một loại nhiên liệu rắn năng lượng cao được đánh giá cao với xung lực riêng lý thuyết là 2685 N·s/kg (tương đương với 274 giây đáng kinh ngạc). Loại nhiên liệu đẩy mang tính cách mạng này có nguồn gốc từ cuối những năm 1970 và được phát triển tỉ mỉ bởi Tập đoàn Hercules ở Hoa Kỳ. Đầu những năm 1980, nó nổi lên như một loại nhiên liệu đẩy rắn nitramine mới. Với mật độ năng lượng đặc biệt cao, nó đã trở thành nhiên liệu rắn có năng lượng cao nhất được ghi nhận rộng rãi trên toàn thế giới. Việc sản xuất nhiên liệu này đòi hỏi kiểm soát nghiêm ngặt độ sạch của môi trường sản xuất để ngăn ngừa tạp chất ảnh hưởng đến hiệu suất nhiên liệu. Phòng sạch phải được trang bị hệ thống lọc và xử lý không khí hiệu quả, bao gồm bộ lọc không khí HEPA và siêu HEPA (ULPA), để loại bỏ các hạt bụi, vi sinh vật và các chất độc hại trong không khí. Quạt và hệ thống điều hòa không khí phải duy trì nhiệt độ, độ ẩm và lưu lượng không khí thích hợp để đảm bảo chất lượng không khí đáp ứng yêu cầu sản xuất. Loại nhiên liệu này đặt ra yêu cầu cực kỳ cao đối với thiết kế hình dạng hạt (thiết kế hình dạng hạt là vấn đề cốt lõi trong thiết kế động cơ tên lửa rắn, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ tin cậy của động cơ. Việc lựa chọn hình dạng và kích thước hạt phải xem xét nhiều yếu tố, bao gồm thời gian hoạt động của động cơ, áp suất buồng đốt và lực đẩy) và quy trình đúc. Môi trường sạch đảm bảo tính ổn định và an toàn của nhiên liệu.
Thứ hai, vỏ composite của tên lửa liên lục địa cũng đòi hỏi thiết bị sạch. Khi các vật liệu composite như sợi carbon và sợi aramid được dệt vào vỏ động cơ, cần có thiết bị và quy trình chuyên dụng để đảm bảo độ bền và trọng lượng nhẹ của vật liệu. Môi trường sạch sẽ giúp giảm thiểu ô nhiễm trong quá trình sản xuất, đảm bảo hiệu suất vật liệu không bị ảnh hưởng. Hơn nữa, quy trình sản xuất chính xác tên lửa liên lục địa cũng đòi hỏi thiết bị sạch. Hệ thống dẫn hướng, liên lạc và nhiên liệu bên trong tên lửa đều cần được sản xuất và lắp ráp trong môi trường cực kỳ sạch để ngăn bụi và tạp chất ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống.
Tóm lại, thiết bị sạch là yếu tố thiết yếu trong việc phát triển tên lửa liên lục địa. Nó đảm bảo hiệu suất và độ an toàn của nhiên liệu, vật liệu và hệ thống, từ đó nâng cao độ tin cậy và hiệu quả chiến đấu của toàn bộ tên lửa.
Ứng dụng của phòng sạch không chỉ giới hạn trong phát triển tên lửa mà còn được sử dụng rộng rãi trong quân sự, hàng không vũ trụ, phòng thí nghiệm sinh học, sản xuất chip, sản xuất màn hình phẳng và các lĩnh vực khác. Với sự xuất hiện liên tục của các công nghệ mới trong khoa học máy tính, sinh học và hóa sinh, cũng như sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp công nghệ cao, ngành kỹ thuật phòng sạch toàn cầu đã đạt được ứng dụng rộng rãi và sự công nhận quốc tế. Mặc dù ngành công nghiệp phòng sạch đối mặt với nhiều thách thức, nhưng nó cũng đầy rẫy cơ hội. Thành công trong ngành này nằm ở việc bắt kịp với những tiến bộ công nghệ và chủ động ứng phó với những thay đổi của thị trường.
Thời gian đăng bài: 25/09/2025