Áo giáp siêu nhẹ, với tơ nhện từ... sữa dê

Áo giáp chống đạn loại này sẽ được dệt từ tơ nhện nhân tạo khai thác từ... sữa dê, hay từ một loại... chất lỏng cô đặc biến dạng.

Cứng, nặng, và cồng kềnh là các từ mà binh sĩ và các nhân viên thực thi pháp luật thường sử dụng để mô tả áo chống đạn. Mặc dù các nhà nghiên cứu đã nỗ lực hết sức để giảm sức nặng của nó bằng các loại sợi nhân tạo như kevlar song việc bảo vệ toàn bộ cơ thể vẫn không khả thi: chân và tay của người mặc phải cử động linh hoạt trong khi áo chống đạn hiện nay vẫn quá cứng nhắc.

Tạo tơ nhện từ... sữa dê

Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học vô cùng sửng sốt trước loại vật liệu mà nhện sử dụng để dệt mạng của nó. Các sợi tơ nhện có độ dày chỉ bằng 1/10 độ dày của tóc người song có thể cản một con ong đang bay với tốc độ 32km/g mà không bị đứt. Tơ nhện bền gấp năm lần thép và gấp ba lần so với các loại sợi nhân tạo như kevlar. Các tính chất này đã làm cho tơ nhện trở thành loại vật liệu lý tưởng cho nhiều mục đích sử dụng thú vị, từ những chiếc áo chống đạn tốt hơn và nhẹ hơn, cho tới những cây cầu treo an toàn hơn,...

Tơ nhện tự nhiên vẫn gây kinh ngạc trong giới nghiên cứu!

Tuy nhiên, khai thác tơ nhện không dễ dàng. Không giống như tằm, nhện rất khó được thuần hoá. Jeffrey Turner, chủ tịch kiêm giám đốc điều hành Công ty Công nghệ Sinh học Nexia (Canada) cho biết: ""Nhện là động vật ăn thịt theo lãnh thổ. Chúng ăn thịt lẫn nhau nếu ở gần hoặc được nhốt chung. Vì vậy, thuần hoá nhện cũng giống như nuôi... hổ vậy"". Không chịu đầu hàng, các nhà nghiên cứu tại Nexia đã hợp tác với các nhà khoa học thuộc Công ty SBCCOM của quân đội Mỹ để chế tạo thành công loại tơ nhện nhân tạo tốt không kém tơ tự nhiên.

Bằng cách nào? Turner và nhóm của ông đã phân lập các gien mã tạo tơ nhện và bổ sung chúng vào tế bào động vật có vú như tế bào của... dê. Những con dê chuyển đổi gien này có thể tạo ra các protein giống hệt protein tạo nên tơ nhện. Bằng cách phân lập những protein này từ sữa dê, họ đã có thể ""dệt"" một loại chỉ giống hệt tơ nhện tự nhiên về các tính chất lý, hoá (độ bền và đàn hồi, có thể giãn ra mà không đứt). Khi đã có sợi, việc dệt áo chống đạn chẳng có gì là khó.

Mặc dù đã đạt được thành công trên song Turner cho rằng vẫn còn nhiều nhân tố mà các nhà khoa học phải vượt qua trước khi có thể bắt tay chế tạo những cây cầu hoặc áo chống đạn từ tơ nhện nhân tạo. Nhân tố thứ nhất là lượng protein mà những con dê ở Nexia có thể sản xuất hiện chỉ có thể tạo ra vài... sợi tơ. Vẫn chưa rõ có thể thu hoạch được bao nhiêu protein theo cách này. Turner cho biết nhóm của ông sẽ công bố kết quả chi tiết về vấn đề này vào cuối năm nay. Nhân tố thứ hai là chỉ có 20-40% tơ nhện nhân tạo có độ bền như tơ nhện tự nhiên. Turner nói: ""Chúng tôi vẫn có nhiều việc để làm song thành công bước đầu là một bước tiến lớn"".

Khía cạnh hứa hẹn nhất của nghiên cứu trên là các gien tạo tơ nhện được di truyền ổn định

Một số chuyên gia lại tin rằng chìa khoá của quần áo chống đạn tương lai có thể xuất hiện dưới dạng chất lỏng. Các nhà nghiên cứu thuộc ĐH Delaware ở Newark và Phòng thí nghiệm quân đội Mỹ đang nghiên cứu một chất đặc biệt tên là ""chất lỏng cô đặc biến dạng"" - hay STF. Nó là hỗn hợp của các phân tử silic đioxyt tí hon được treo trong một dạng polyethylene glycol lỏng, không độc hại. Polyethylene glycol thường được tìm thấy dưới dạng rắn, giống sáp trong mỹ phẩm và chất tẩy rửa.

Theo Norman Wagner, giáo sư hoá thuộc ĐH Delaware, một thành viên của dự án, khi một vật liệu chống đạn như kevlar được nhúng vào STF, các hạt silic đioxyt được hấp thụ và được giữ cố định bởi các sợi vải kevlar. Vải duy trì tính mềm dẻo của nó trong khi người mặc di chuyển bình thường vì các hạt silic bị treo trong chất lỏng. Tuy nhiên, khi vật liệu bị căng đột ngột và mạnh, chẳng hạn như do lực của một viên đạn hoặc mảnh tên lửa di chuyển nhanh, các hạt silic giúp tăng cường vật liệu kevlar, góp phần chống sức căng.

GS Wagner cho biết: Giới khoa học biết rõ các đặc tính của STF và có thể tạo ra nó trong một... căn bếp gia đình với nước và bột ngô. Ông nói: ""Trộn bột ngô với một lượng nước vừa đủ cho tới khi nó dính nhớp nhớp, thế là bạn có STF. Nếu bạn thử khuấy nhanh, hỗn hợp sẽ phản ứng giống một chất rắn, làm chúng ta khó có thể khuấy nó. Tuy nhiên, nếu bạn di chuyển thìa chậm chạp, nó vẫn là một chất lỏng. Đó là nguyên tắc hoạt động của STF. Chất lỏng không chảy quanh kevlar mà hoà quyện và gắn vào các sợi vải chặt tới mức khó có thể phân biệt kevlar bình thường với kevlar được bổ sung STF"".

Mặc dù Wagner và quân đội Mỹ còn lưỡng lự trong việc tuyên bố chính xác hiệu quả của kevlar cải tiến song các nhà nghiên cứu đã khẳng định một số thành công bước đầu trong một thông báo gần đây. Chẳng hạn, trong một số cuộc thử nghiệm, kevlar được tăng cường STF có thể làm chệch hướng hoàn toàn các mũi dao đâm hoặc thậm chí nhiều mũi tên do một cung thủ bắn ra. Wagner cho biết: ""Theo các nghiên cứu, nhân viên coi tù thường bị đâm chứ không phải bị bắn. STF sẽ là một lớp bảo vệ lý tưởng đối với họ"".

Vải chống đạn kevlar biến dạng sau khi bị bắn vào.

Tuy nhiên, mặc dù các nhà nghiên cứu tiếp tục khám phá tiềm năng của vật liệu STF song những người khác lại cho rằng các loại vật liệu chống đạn hiện nay vẫn chưa được khai thác đúng với tiềm năng của chúng. Theo nhà quản lý Tim Swinger thuộc Công ty Honeywell Specialty Materials ở Richmond (Canada), loại sợi ""Spectra"" của công ty này là một ví dụ. Spectra hiện được sử dụng như một vật liệu hỗ trợ cho SAPI, các tấm gốm mỏng nặng 1,8kg được thiết kế để phá vỡ những viên đạn súng trường tốc độ cao vốn có thể xuyên qua các sợi chống đạn.

""Đĩa gốm SAPI là công nghệ mới về áo chống đạn và đã tự chứng tỏ ở Iraq và Afghanistan. Chúng tôi hiện đang nghiên cứu các lá chắn thế hệ tiếp theo."" - Swinger nói -"Trong khi đó, bọn tội phạm có xu hướng sử dụng những viên đạn lớn hơn và nhanh hơn. Đạn càng lớn, khả năng xuyên qua áo chống đạn càng tốt. Ngoài ra, phải mất một thời gian khá lâu nữa thế giới mới có loại áo chống đạn hạng nhẹ và linh hoạt. Đó là lý do tại sao nhiều nhân viên thực thi pháp luật sử dụng đĩa gốm SAPI"".

Hiện các lá gốm SAPI có bổ sung Spectra được sử dụng trong áo chống đạn để bảo vệ thân trước và lưng. Tuy nhiên, nó có thể được chế tạo thành những hình dạng phù hợp với tay hoặc chân của người mang.

• Minh Sơn (Tổng hợp)