MIT nghiên cứu vật liệu chế tạo áo giáp từ tôm hùm
Một bộ giáp bảo vệ cực kỳ tinh xảo, rất chắc chắn mà lại vô cùng linh hoạt. Nó không chỉ mạnh, mà còn mềm và co giãn được.
Hãy tưởng tượng một bộ giáp bảo vệ cực kỳ tinh xảo, rất chắc chắn mà lại vô cùng linh hoạt. Một tấm khiên làm phần lớn bằng nước, nhưng vẫn đủ mạnh để ngăn chặn các tác động cơ học.
Bây giờ hãy tưởng tượng rằng bộ giáp này không chỉ mạnh, mà còn mềm và co giãn. Người mặc có thể di chuyển các bộ phận cơ thể một cách dễ dàng, cho dù họ bơi trong nước, đi bộ trên mặt đất hay vội vã chạy để thoát khỏi nguy hiểm.
Mô tả đó nghe có vẻ giống như bộ đồ của một nhân vật anh hùng hư cấu trong loạt phim DC Comics. Nhưng nó thực sự là mô tả của phần màng mềm của một con tôm hùm trên cạn.
Phần màng mềm bao phủ các khớp và bụng của tôm hùm là một chất liệu cứng như cao su công nghiệp, dùng để chế tạo lốp xe hơi và vòi nước. Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts và Harvard tin rằng có thể sử dụng phần màng này để sản xuất loại giáp bảo vệ mới, linh hoạt hơn cho con người. Loại giáp này được thiết kế để che chắn và bảo vệ các khớp như đầu gối và khuỷu tay. Những phát hiện của các nhà nghiên cứu đã xuất hiện trên cuốn tạp chí Acta Materialia.
Ông Ming Ming Guo, giáo sư phát triển nghề nghiệp của công ty cơ khí tại MIT, nói: “Chúng tôi nghĩ rằng đây có thể là một phát hiện lớn cho sự phát triển trong sản xuất và thiết kế các loại giáp bảo vệ. Lớp màng mềm này của tôm hùm đã giúp chúng tồn tại trên Trái đất hơn 100 triệu năm. Nếu ta có thể làm áo giáp từ những loại vật liệu này, người sử dụng có thể vận động các khớp một cách thoải mái và an toàn hơn.”
Theo báo cáo của Viện Tư pháp Quốc gia, áo giáp chống đạn được các sĩ quan thực thi pháp luật sử dụng thường xuyên. Nó đã cứu hàng ngàn sĩ quan khỏi đạn của súng ngắn và súng trường. Nhưng áo giáp chống đạn gặp không ít thách thức khó khăn. Sợi dệt được thiết kế để ngăn đạn từ súng ngắn có hạn sử dụng không quá 5 năm. Ngoài ra, áo giáp thiếu sự co giãn, có thể không phù hợp với kích thước cơ thể người sử dụng, đặc biệt đối với các sĩ quan nữ.
Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng giáp bảo vệ cũng có thể làm giảm khả năng và sự tập trung của người mặc, cũng như làm hao tổn năng lượng nhiều hơn để có thể hoàn thành nhiệm vụ. Theo Trung tâm Thông tin Công nghệ sinh học Quốc gia, nó đồng thời cung cấp sự bảo vệ nhưng cũng đồng thời làm tăng rủi ro.
Vấn đề của hầu hết các loại giáp bảo vệ hiện đại là bộ giáp càng linh hoạt thì khả năng bảo vệ càng kém. Các nhà nghiên cứu của MIT tin rằng tôm hùm chính là giải pháp cho vấn đề đau đầu này.
Ông Guo nói: “Ý tưởng phát triển giáp bảo vệ từ tôm hùm xuất hiện khi tôi ăn và nhận thấy rằng màng trong suốt trên bụng chúng rất khó nhai. Không giống như lớp vỏ giống xương ở ngoài của loài giáp xác, màng mềm của tôm hùm vẫn là một bí ẩn.”
Khi các nhà nghiên cứu bắt đầu mổ xẻ và tìm hiểu về màng mềm của tôm hùm, họ đã có một khám phá đáng ngạc nhiên. Động tác cắt nhanh vào màng không hề ảnh hưởng đến độ đàn hồi của nó. Các nhà nghiên cứu cho biết màng mềm có cấu trúc độc đáo bao gồm hàng chục ngàn lớp giống tấm ván ép. Các sợi cấu tạo của những lớp đó giúp màng mềm tiêu tán năng lượng khi gặp áp lực, giúp nó có khả năng chịu thiệt hại tốt.
Nhóm nghiên cứu cho rằng kiến thức học được từ màng mềm của tôm hùm đã làm sáng tỏ việc thiết kế các vật liệu mềm tổng hợp nhưng lại mạnh mẽ và bền bỉ. Nó thực sự đáng tin cậy để sử dụng trong điều kiện cơ học khắc nghiệt. Ta hoàn toàn có thể sản xuất bộ giáp linh hoạt có thể bảo vệ toàn thân mà không bị hạn chế khả năng vận động của các chi.
Guo còn cho biết vật liệu có cả sức mạnh và tính linh hoạt của màng tôm hùm này cũng có thể được sử dụng trong kỹ thuật robot và kỹ thuật mô.
