Áo giáp lỏng siêu hạng
Sáng chế dành cho điệp viên
Ý tưởng chế tạo áo dệt kim bảo vệ, chịu được đạn xuyên qua, đã nảy sinh từ lâu. Vào những năm 50-60 của thế kỷ trước, Hãng Dupon của Mỹ đã thực hiện được bước đột phá trong chế tạo các vật liệu có độ bền đặc biệt dùng để chống đạn, trong đó có kevlar. Những sợi tổng hợp đó được chế tạo ra để cho các mục đích hòa bình còn sau đó mới đưa vào quân sự và sử dụng làm giáp chiến đấu.
Được sử dụng nhiều hơn cả trong quốc phòng là kevlar. Nhờ liên kết chắc chắn giữa các phân tử, kevlar vững chắc hơn thép đến 5 lần. Hơn nữa, loại sợi mới nhẹ hơn nhiều so với bất cứ hợp kim cực chắc nào, bởi vậy nó được tạo ra để bảo vệ sinh mạng cho quân nhân và cảnh sát.
Tất cả các nghiên cứu phục vụ bảo vệ thân thể được các nhà khoa học hướng tới 2 mục tiêu: Tăng độ bền vững và giảm trọng lượng. Theo hướng đó, 10 năm trước, áo giáp từ vật liệu Zylon đã ra đời. Đó là sản phẩm của các nhà khoa học Nhật.
Với đặc tính tiện lợi và nhẹ nhàng, chúng nhanh chóng thay thế các sản phẩm nặng nề, được trang bị cho cảnh sát Mỹ. Vài năm trước, sau một số trường hợp các nhân viên bảo vệ pháp luật mặc áo giáp nhẹ nhưng vẫn bị thương, người ta quyết định tiến hành giám định áo giáp bằng đạn.
Trong hơn 100 áo giáp từ vật liệu Zylon đã được kiểm tra chỉ có 4 trường hợp cho kết quả chấp nhận được. Trong 60% trường hợp đạn dễ dàng xuyên thủng áo giáp. Vấn đề không phải ở chỗ các vật liệu bảo vệ có chất lượng thấp, mà do vũ khí và đạn dược ngày càng có tính năng xuyên thủng cao hơn.
Nói tóm lại trong vấn đề chế tạo áo giáp người ta cần có cách giải quyết mới về nguyên tắc. Lý tưởng là áo giáp thế hệ mới còn phải có tính mềm dẻo. Cho đến nay người ta vẫn chưa thể tạo được loại vật liệu bảo vệ tay chân mà không làm cử động bị hạn chế. Các nhà khoa học đã tìm ra đáp án cho những vấn đề nan giải này trong công nghệ nano hiện đại.
Tất cả đều chảy, tất cả đều được bảo vệ
Việc thử nghiệm giáp nano được bắt đầu hầu như đồng thời tại Nga, Israel và Mỹ. Hãng ApNano của Israel đã thành công trong việc tạo ra những vật liệu mới là các sulfide kim loại: volfram, molibden, titan, niobia, được tổng hợp dưới dạng không thông thường.
Các nhà khoa học so sánh chúng với các ống nano cácbon và các khớp hình cầu có bề ngang chỉ khoảng vài chục nguyên tử. Kết quả vượt quá mong đợi: các mẫu giáp nano trên cơ sở volfram ngăn được đạn thép, bay với tốc độ 1,5km/giây. Ở điểm đạn đập vào áp suất lên đến 250 tấn/cm2.
Các nhà khoa học Mỹ và Nga đã sử dụng tính chất của các hạt nano theo cách của mình. Kết quả các cuộc thử nghiệm của họ là tạo được một loại giáp lỏng mà thành phần của nó là các hợp chất kim loại cực nhỏ, khi bị hòa tan trong chất lỏng, không có cấu trúc tinh thể rõ ràng. Bí mật chủ yếu của chúng ở chỗ các hạt nano và chất lỏng làm việc cùng nhau và là một hệ thống thống nhất.
Khi đạn chạm vào hệ thống như vậy, nó sẽ làm dịch chuyển các hạt nano, sau đó chúng sẽ tập hợp lại thành các mảnh và dung dịch lỏng sẽ lập tức biến thành composit cứng. Quá trình chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn chỉ tính bằng 1/1.000giây.
Hơn nữa mật độ và độ bền của các mạng composit phụ thuộc trực tiếp vào cường độ lực tác động, có nghĩa là lực va đập càng mạnh thì giáp càng vững chắc. Điều đó có nghĩa trong trạng thái “tĩnh” chất lỏng có khả năng tiếp nhận bất cứ hình dạng nào. Nói một cách nôm na rằng nếu một người mặc chiếc áo vest mà giữa các lớp vải có chất kỳ diệu, thì người đó có thể cử động một cách dễ dàng, cho dù có bị xoắn thành nút buộc.
Những cử động của người đó không ảnh hưởng đến trạng thái của các hạt nano vì áp lực quá nhỏ. Tuy nhiên chỉ cần đưa áp lực cơ học năng lượng cao lên vật chất, như bắn đạn hoặc thực hiện một cú giáng mạnh, cấu trúc của mạng tinh thể tại nơi bị tấn công lập tức sẽ thay đổi.
Đầu tiên là những người Mỹ nghiên cứu làm ra giáp lỏng. Họ chọn các hạt thạch anh là phần tử nano siêu cứng, còn chất lỏng cơ sở là glicon polyetylen. Các chuyên gia Mỹ đề nghị cho giáp lỏng vào các túi chứa bằng kevlar. Thực chất phương án đáng tin cậy hơn này là nhằm thay thế các bản kim loại hiện đang được sử dụng.
Tiêu chuẩn của người Nga
Các nhà khoa học Nga quyết định tiến xa hơn và phát triển ý tưởng giáp lỏng với mục đích không chỉ giới hạn ở việc làm ra chất lấp đầy trong áo giáp chống đạn. Người ta hy vọng chất lỏng đạn bắn không thủng sẽ được sử dụng làm giáp cho các loại trực thăng, kiểu như “Cá mập đen” và “Cá sấu”. Cơ sở vẫn là nguyên tắc như vậy – phản ứng của chất lỏng không bay hơi và các phần tử nano kim loại bột trước áp lực mạnh đến từ ngoài.
Các chuyên gia Nga có kế hoạch tẩm chất lỏng giáp vào kevlar, nhưng việc này chưa được quyết định dứt khoát. Nhôm là một trong những “ứng cử viên” nhiều triển vọng nhất, nhưng việc tìm tòi vẫn còn tiếp tục: các nhà khoa học đang thử các hạt nano khác, trong đó có những thứ không phải là kim loại.
Khác với các đồng nghiệp Mỹ, người Nga tìm ra được cách ứng dụng bản thân thành phần chất lỏng. Họ biết cách “lập trình” cho giáp lỏng – Có thể đặt vào trong vật liệu dạng mỡ một loại cơ cấu đếm thời gian độc đáo để xác định thời điểm sau khi phản lại cú va đập, giáp lại chuyển từ trạng thái rắn sang lỏng. Thời gian tác dụng phụ thuộc vào chức năng của giáp – từ vài phút đến vài giờ.
Ví dụ, nếu như giáp dùng để bảo vệ người thì tốt hơn cần giảm thời gian ở trạng thái rắn xuống mức thấp nhất. Chỉ cần vài phút chất composit rắn đã chuyển lại sang lỏng và không cản trở cử động. Nếu giáp lỏng được sử dụng làm vỏ xe chiến đấu thì tốt hơn nên kéo dài quá trình đảo ngược, ít ra đến 1 giờ, nếu không giáp lỏng có thể bị chảy ra ngoài.
Mặc dù giáp lỏng không rẻ nhưng việc nghiên cứu theo đơn đặt hàng có sự hỗ trợ của các cơ quan sức mạnh là rất có triển vọng và khả thi khi sản xuất ở quy mô công nghiệp.
Thêm vào đó, ngay bây giờ có thể cho rằng giáp lỏng sẽ được ứng dụng không chỉ trong chiến đấu. Ví dụ việc bảo vệ ôtô trước những tác động không lường trước có thể sẽ trở nên phổ biến, cho dù phải trả chi phí cao cho “chất tẩm siêu hạng”. Sinh mạng dù sao vẫn luôn đáng giá hơn
