Công nghá» chế tạo áo giáp má»i giúp giảm thiá»u khá»i lượng và tÄng Äá» linh hoạt của những bỠáo giáp lá»i thá»i.
Trong chiến Äấu, ngoà i vÅ© khà ra thì áo giáp là má»t phần không thá» thiếu của má»i binh sÄ©. Từ xa xÆ°a, ông cha ta Äã biết sá» dụng những váºt liá»u nhÆ° sắt, thép, tháºm chà cả gá»m, rÆ¡m⦠là m áo giáp Äá» bảo vá» cÆ¡ thá» mình. Trải qua thÄng trầm của thá»i gian, ý tÆ°á»ng vá» những bỠáo giáp cÅ©ng không thay Äá»i nhiá»u là mấy. Thứ nhất, áo giáp giúp bảo vá» cÆ¡ thá» của ngÆ°á»i sá» dụng. Thứ hai, nó khuếch tán nÄng lượng của vÅ© khà và giảm sát thÆ°Æ¡ng. Tuy trong má»t sá» tình huá»ng, áo giáp không Äem lại hiá»u quả lắm nhÆ°ng Ãt nhất, nó có thá» bảo vá» cÆ¡ thá» con ngÆ°á»i tránh những cú Äánh chà mạng dẫn Äến tá» vong, Äặc biá»t là vÅ© khà tầm xa nhÆ° súng.
Vá»i sá»± phát triá»n của khoa há»c và công nghá» trong những nÄm qua, các bỠáo giáp tân tiến Äã Äược nghiên cứu và chế tạo, áp dụng thà nh công trên chiến trÆ°á»ng. Tuy nhiên, chúng vẫn còn nhiá»u thiếu sót, nhược Äiá»m giá»ng nhÆ° những ngÆ°á»i Äà n anh của nó. Nhiá»u loại áo giáp là m từ kim loại hay vải vẫn còn khá nặng và cá»ng ká»nh. Vì váºy mà nhiá»u ngÆ°á»i chá» sá» dụng áo giáp Äá» bảo vá» thân mình và Äầu, Ãt khi sá» dụng trên chân, cánh tay và cá». Äây là nhược Äiá»m lá»n nhất của những bỠáo giáp mà chúng ta vẫn thÆ°á»ng thấy.
Sá»± khác biá»t giữa bá» giáp thá»i xa xÆ°a và bá» giáp thá»i hiá»n Äại
Và áo giáp lá»ng là má»t bÆ°á»c Äá»t phá má»i nhất trong ngà nh công nghiá»p chế tạo áo giáp chá»ng Äạn. Bên cạnh sá» dụng những váºt liá»u có Äá» cứng cao thì ngÆ°á»i ta còn dùng má»t sá» chất lá»ng Äặc biá»t Äá» tÄng tÃnh hiá»u quả của chúng. Loại áo giáp nà y rất linh hoạt và nhẹ, ngÆ°á»i sá» dụng có thá» sá» dụng Äá» bảo vá» cánh tay, chân hay cá» mà không hỠảnh hÆ°á»ng Äến sá»± di chuyá»n của cÆ¡ thá».
Loại áo giáp lá»ng nà y Äược dá»±a trên ná»n tảng của sợi Kevlar, loại sợi thÆ°á»ng Äược sá» dụng á» những bá» vest chá»ng Äạn. Nguyên là hoạt Äá»ng của bá» vest khá ÄÆ¡n giản: khi viên Äạn chạm và o bá» mặt bỠáo, lá»p Kevlar sẽ phân tán lá»±c tác Äá»ng lên toà n bá» bá» mặt và là m giảm tá»c Äá» của viên Äạn. Quá trình nà y cÅ©ng tÆ°Æ¡ng tá»± nhÆ° túi khà Ỡxe hÆ¡i má» ra khi gặp chấn Äá»ng váºy. Tuy nhiên, loại áo giáp nà y cần 20 Äến 40 lá»p Kevlar Äá» có thá» ngÄn Äược má»t viên Äạn. ChÃnh vì thế bá» vest trá» nên cứng nhắc và nặng ná» ( khoảng 4,5kg), gây khó khÄn cho ngÆ°á»i sá» dụng. Thế nhÆ°ng vá»i công nghá» chất lá»ng má»i nà y sẽ cho phép giảm thiá»u các lá»p Kevlar, khiến bỠáo giáp nhẹ hÆ¡n và linh hoạt hÆ¡n rất nhiá»u.
á» Äây có 2 loại chất lá»ng, tÆ°Æ¡ng ứng vá»i 2 loại áo chá»ng Äạn má»i, Äó là :
- Shear-Thickening Fluid (STF): Chất lá»ng có khả nÄng Äông cứng Äá»t ngá»t khi có má»t lá»±c tác Äá»ng từ bên ngoà i.
- Magnetorheological Fluid (MR): Chất lá»ng có khả nÄng Äông cứng Äá»t ngá»t khi có tác Äá»ng của từ trÆ°á»ng.
Shear-Thickening Fluid (STF)
STF là má»t há»n hợp khá Äặc biá»t tá»n tại dÆ°á»i dạng lá»ng nhÆ°ng khi gặp tác Äá»ng mạnh nó có thá» Äông cứng ngay láºp tức. Thá»±c tế, quá trình Äông cứng nà y chá» mất và i milli giây và khi không còn lá»±c tác Äá»ng nó sẽ trá» lại trạng thái lá»ng ban Äầu. Nó cÅ©ng tÆ°Æ¡ng tá»± nhÆ° há»n hợp giữa bá»t bắp vá»i nÆ°á»c. Nếu bạn khuấy há»n hợp nà y từ từ, nó chả khác gì má»t chất lá»ng thông thÆ°á»ng. NhÆ°ng khi bạn Äáºp mạnh và o nó thì nó sẽ cứng nhÆ° má»t khá»i bê tông.
Quá trình nà y Äược giải thÃch nhÆ° sau: STF thá»±c chất là má»t chất keo, bao gá»m những hạt nhá» lÆ¡ lá»ng trong nó. Những hạt nà y Äẩy nhau liên tục, vì váºy chúng có thá» ná»i lên, trôi ná»i trong lòng chất lá»ng mà không bá» chìm xuá»ng dÆ°á»i. Khi có má»t lá»±c tác Äá»ng và o, nó lấn át lá»±c Äẩy của các hạt nà y khiến chúng dÃnh và o nhau, tạo thà nh má»t khá»i gá»i là Hydrocluster. Khi lá»±c bên ngoà i biến mất, các hạt lại tiếp tục Äẩy nhau. Khá»i Hydrocluster tan rã và cái chất tÆ°á»ng chừng nhÆ° là rắn nà y lại trá» vá» trạng thái lá»ng.
Khi có tác Äá»ng các hạt Silica dÃnh lấy nhau tạo thà nh má»t lá»p bảo vá» vững chắc (hình dÆ°á»i)
Loại chất lá»ng mà các nhà nghiên cứu sá» dụng trong những bá» giáp lá»ng là Glyco PolyEtylen còn các hạt bên trong nó là Silica (Silic Äioxit). Silica là má»t thà nh phần của cát và thạch anh còn Glyco PolyEtylen sá» dụng nhiá»u trong thuá»c nhuáºn trà ng hay các chất bôi trÆ¡n. Các hạt silica có ÄÆ°á»ng kÃnh chá» khoảng má»t và i Nanomet, vì váºy có nhiá»u báo cáo mô tả chất lá»ng nà y là má»t sản phẩm của công nghá» nano.
Cách tạo ra má»t bỠáo giáp sá» dụng STF
Má»t chiếc áo giáp lá»ng STF sau khi trúng Äạn
Äầu tiên các nhà nghiên cứu pha loãng chất lá»ng STF trong dung dá»ch ethanol. Sau Äó nhúng sợi Kevlar qua há»n hợp nà y rá»i Äặt và o lò sấy Äá» là m bá»c hÆ¡i chất ethanol. STF sẽ thấm và o các sợi Kevlar và tÄng thêm Äá» vững chắc cho chúng. Khi có lá»±c tác Äá»ng từ bên ngoà i và o lá»p sợi Kevlar Äã thấm STF nà y, chúng sẽ Äông cứng lại và triá»t tiêu sức mạnh của váºt thá» Äó. Và sau khi chặn xong, lá»p sợi nà y sẽ má»m lại nhÆ° bình thÆ°á»ng. NhÆ° váºy, không cần quá nhiá»u lá»p Kevlar mà bỠáo giáp vẫn chắc chắn và hiá»u quả. Thá»±c tế, ngÆ°á»i ta chá» cần 4 lá»p Kevlar nà y thôi cÅ©ng có công dụng nhÆ° 14 lá»p Kevlar thông thÆ°á»ng.
Má»t loại chất lá»ng khác cÅ©ng dùng trong công nghỠáo giáp lá»ng Äó là :
Magnetorheological (MR) Fluid
Chất lá»ng MR là má»t loại dầu và chứa các hạt sắt lÆ¡ lá»ng bên trong. Thông thÆ°á»ng những hạt sắt nà y chiếm khoảng 20 Äến 40% khá»i lượng chất lá»ng. Các hạt nà y rất nhá», có kÃch thÆ°á»c khoảng 3 Äến 10 micromet. Tuy nhá» nhÆ° váºy nhÆ°ng chúng có sức tác Äá»ng mạnh mẽ lên Äá» cứng của chất lá»ng MR. Khi tiếp xúc vá»i từ trÆ°á»ng, các hạt sắt sẽ dÃnh và o nhau, thà nh hà ng và tạo thà nh má»t lá»p sắt bảo vá» vô cùng chắc chắn.
Chất lá»ng MR Äông cứng khi có sá»± tác Äá»ng của từ trÆ°á»ng
Quá trình là m Äông cứng của loại chất lá»ng nà y và o khoảng 20 phần nghìn giây. Hiá»u quả Äông cứng có thá» khác nhau Äáng ká», tất cả phụ thuá»c và o thà nh phần chất lá»ng và kÃch thÆ°á»c, hình dạng, sức mạnh của từ trÆ°á»ng. Và dụ các nhà nghiên cứu có thá» lá»±a chá»n những hạt sắt hình cầu, có thá» trượt qua nhau dá» dà ng, ngay cả khi có sá»± hiá»n diá»n của từ trÆ°á»ng. Vì váºy, Äá» cứng của loại chất lá»ng có hạt nà y không Äược Äảm bảo cho lắm. Há» Äang tìm ra má»t kết cấu hạt sắt khác Äá» mang lại hiá»u quả hÆ¡n.
Chá» vá»i mạt sắt và dầu là bạn tạo có thá» ra má»t há»n hợp có tÃnh nÄng tÆ°Æ¡ng tá»± vá»i chất lá»ng MR dùng trong công nghỠáo giáp lá»ng nà y. Khi không có từ trÆ°á»ng, chất lá»ng nà y di chuyá»n dá» dà ng. NhÆ°ng ảnh hÆ°á»ng của má»t cục nam châm có thá» biến nó trá» nên dà y hÆ¡n, tạo thà nh hình dáng nhất Äá»nh nhÆ° má»t váºt thá» rắn. Vá»i má»t máºt Äá», hình dạng hạt sắt và từ trÆ°á»ng phù hợp. chất lá»ng MR có thá» biến Äá»i thà nh má»t chất rắn vô cùng vững chắc.
Chất lá»ng MR sau khi có tác Äá»ng của từ trÆ°á»ng
Cách chế tạo má»t bỠáo giáp từ MR cÆ¡ bản cÅ©ng tÆ°Æ¡ng tá»± nhÆ° vá»i STF, giúp tÄng tÃnh hiá»u quả của bá» giáp hÆ¡n rất nhiá»u. Tuy nhiên má»t Äiá»m yếu của bá» giáp nà y là phải có từ trÆ°á»ng thì MR má»i thá»±c sá»± hoạt Äá»ng. à tÆ°á»ng vá» những cục nam châm Äược gắn trong bỠáo có vẻ sẽ giải quyết Äược vấn Äá» nà y thế nhÆ°ng nếu là m váºy, bá» giáp lúc nà o cÅ©ng trong tình trạng Äông cứng và nặng ná», rất khó di chuyá»n. Vì váºy các nhà khoa há»c Äã gắn những mạch Äiá»n nhá» chạy khắp bá» giáp. Nếu không có dòng Äiá»n chạy qua, bá» giáp vẫn má»m mại và linh hoạt. NhÆ°ng khi báºt công tắc, dòng Äiá»n sẽ bắt Äầu di chuyá»n, tạo ra các từ trÆ°á»ng kÃch thÃch các hạt sắt trong chất lá»ng MR. Tắt công tắc, bá» giáp lại trá» vá» trạng thái bình thÆ°á»ng.
Hai loại chất lá»ng nà y không chá» Äược ứng dụng trong viá»c chế tạo áo giáp chá»ng Äạn mà nó còn vô và n những ứng dụng khác. Và dụ nhÆ° chÄn chá»ng bom có thá» dá» dà ng gấp lại, cÆ¡ Äá»ng hÆ¡n trong viá»c bảo vá» những ngÆ°á»i xung quanh từ sát thÆ°Æ¡ng của vụ ná». Công nghá» má»i nà y cÅ©ng có thỠứng dụng trong chế tạo già y của lÃnh nhảy dù hay là m Äá»ng phục cho những nhân viên bảo vá» nhà tùâ¦
khoahoc.com.vn – Công nghá» má»i – Công nghá» má»i – Rss – Các bà i viết má»i nhất
Tìm hiá»u công nghỠáo giáp chất lá»ng
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét