MIT nghiên cứu vật liệu chế tạo giáp chống đạn lấy cảm hứng từ... màng bụng của tôm hùm

Hãy tưởng tượng nếu có một bộ giáp cực kỳ tinh xảo, cứng và có thể co giãn linh hoạt, đó chắc chắn sẽ là một giải pháp bảo vệ cơ thể cực kỳ hữu hiệu trên chiến trường hoặc khi truy bắt tội phạm.

Theo Washington Post, một bộ giáp như vậy không chỉ mạnh về khả năng che chắn bảo vệ mà còn đủ mềm và thoải mái để người mặc dễ dàng thao tác ngay cả khi bơi dưới nước, đi bộ trên mặt đất hay chạy nhanh. Tưởng chừng chỉ có thể xuất hiện trong các bộ phim giả tưởng của vũ trụ điện ảnh Marvel hay DC, nhưng thực tế, các nhà khoa học đã bước đầu tìm ra được cách chế tạo những bộ giáp như vậy. Điều thú vị là họ lấy ý tưởng bộ giáp đó từ cơ thể của loài tôm hùm.

Ý tưởng ra đời loại áo giáp chống đạn mới lấy cảm hứng từ phần bụng của tôm hùm?

Nhóm các nhà nghiên cứu tại Viện công nghệ Massachusetts (MIT) và Harvard tin rằng, màng mềm bao phủ các khớp và bụng của tôm hùm có nhiều đặc điểm về độ cứng giống cao su công nghiệp (dùng để chế tạo lốp xe hơi) và độ dẻo đủ tốt sẽ là một gợi ý hay giúp chế tạo loại áo giáp mới.

Nếu ý tưởng này có thể biến thành sự thật, chúng ta sẽ sớm thấy những bộ giáp có độ cứng ấn tượng nhưng vẫn đủ sự co giãn và dẻo dai để bảo vệ cho các vùng trọng yếu như đầu gối hay khuỷu tay.

Ming Guo, trợ lý giáo sư tại bộ phận kỹ thuật cơ khí của MIT chia sẻ: "Chúng tôi nghĩ rằng, nghiên cứu này sẽ thúc đẩy các nỗ lực thiết kế áo giáp linh hoạt". Ông cho biết, màng tôm hùm đã giúp nó tồn tại trên Trái Đất này hơn 100 triệu năm. Nếu có thể làm ra được một chiếc áo giáp có nguyên lý hoạt động giống lớp màng này của tôm hùm, bạn có thể thoải mái di chuyển các khớp mà không khó chịu như các loại giáp cứng hiện nay.

Đã có nhiều nghiên cứu chỉ ra, áo giáp chống đạn đôi khi có thể khiến người mặc bị giảm khả năng tập trung khi thực hiện các nhiệm vụ, bởi họ lo ngại bộ áo giáp nặng nề thô cứng có thể bị xộc xệch và khiến họ gặp nguy hiểm.

Guo cho biết, ý tưởng phát triển áo giáp chống đạn từ tôm hùm đến từ một lần khi anh đang ăn tôm hùm và nhận thấy lớp màng trong suốt trên bụng của chúng rất khó nhai. Không giống lớp vỏ ngoài với đặc điểm cứng cáp nhằm bảo vệ cho các loài giáp xác, lớp màng ở dưới bụng dẻo, mềm nhưng lại rất chắc chắn.

Khi các nhà nghiên cứu bắt đầu mổ xẻ lớp màng để tìm hiểu, họ đã phát hiện thấy một đặc điểm khá thú vị. Khi bị cắt nhiều vết lớn trên màng, độ đàn hồi của chúng giảm đáng kể. Nhóm nghiên cứu cho rằng, độ đàn hồi và sức mạnh của lớp màng này có được nhờ cấu trúc độc đáo bao gồm hàng ngàn lớp xếp đan xen. Chúng được ví như những lớp gỗ dán chồng lên nhau. Các sợi liên kết chặt chẽ bên trong lớp màng giúp nó có thể phân tán lực tác động ngay cả khi chịu những cú va chạm mạnh.

Triển vọng mới đối với các trang bị bảo vệ an toàn cho binh sỹ và cảnh sát

Việc khám phá ra khả năng ấn tượng của lớp màng dưới bụng tôm hùm giúp mở ra cơ hội chế tạo các vật liệu tổng hợp bền bỉ, có thể chịu lực tốt trước các tác động cơ học nguy hiểm. Xa hơn, việc có thể tạo ra được những bộ áo giáp chống đạn tốt nhưng đủ sự linh hoạt và co giãn sẽ giúp tăng sức chiến đấu và sự tự tin cho binh lính, sỹ quan.

Theo báo cáo của Viện Tư pháp Quốc gia Mỹ, áo giáp chống đạn được sử dụng rộng rãi trong các lực lượng vũ trang và cảnh sát của nước này trong hoạt động thực thi pháp luật. Nó đã giúp cứu sống hàng ngàn sỹ quan khỏi tử vong do súng ngắn hoặc đạn súng trường mỗi năm.

Nhưng áo giáp bảo vệ cũng có những thách thức chưa thể giải quyết được. Đối với loại áo giáp được bện bằng sợi Kevlar, hạn sử dụng của nó có thể hết trong vòng không quá 5 năm. Ngoài ra, kích thước của áo giáp khó có thể đáp ứng được đối với cơ thể của mọi cảnh sát hoặc binh sỹ. Một số loại giáp có thể không phù hợp với các sỹ quan nữ với lý do thể hình và áo cần thêm khả năng co giãn thì mới có thể mặc vừa.

Guo tin tưởng, vật liệu mô phỏng màng bụng của tôm hùm có thể được áp dụng để phát triển robot và các mô mềm. Nghiên cứu trên đã được đăng tải trên tạp chí Acta Materialia mới đây.