Mỹ phát triển vật liệu siêu cứng chống đạn từ… tóc
Trong một nghiên cứu mới, các nhà khoa học công tác tại Đại Học California hôm 18-1 cho biết họ đã phát hiện vì sao tóc chắc và có khả năng chống phá vô cùng mạnh mẽ. Phát hiện này có thể dẫn đến sự phát triển vật liện mới để sản xuất áo giáp và giúp các công ty sản xuất mỹ phẩm tạo ra sản phẩm chăm sóc tóc tốt hơn.
Theo tỷ trọng, tóc cứng tương đương thép. Nó có thể kéo dài gấp 1,5 lần so với độ dài gốc trước khi đứt. “Chúng tôi muốn tìm hiểu cơ chế đằng sau vật chất có sức mạnh phi thường này”, ông Yang Daniel Yu, một tiến sĩ công nghệ nano hiện giảng dạy tại Đại học California kiêm tác giả đầu tiên của công trình nghiên cứu cho biết.
| Cấu trúc tóc khi được quan sát bằng kính hiển vi |
“Tự nhiên tạo ra nhiều loại vật liệu và công trình đầy thú vị. Chúng tôi rất quan tâm đến việc tìm hiểu mối tương quan giữa cấu trúc và tính chất vật liệu sinh học để phát triển vật liệu tổng hợp, từ đó tạo ra vật liệu tốt hơn dựa trên bản chất tự nhiên đó”, Marc Meyers, Phó giáo sư công nghệ cơ khí Đại học California kiêm chủ nhiệm công trình khoa học chia sẻ.
Trong nghiên cứu được đăng trên tạp chí Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu nano, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra cấp độ siêu vi của tóc người khi bị làm biến dạng hoặc kéo dài sẽ như thế nào. Nhóm nghiên cứu phát hiện tóc có khả năng đối phó linh hoạt với từng tác động.
Tóc người có 2 thành phần chính gồm: lớp vỏ bên ngoài được cấu tạo thành từ các sợi sắp đặt song song, và mạng lưới matrix (ma trận), trong đó có 1 matrix vô định hình. Matrix này rất nhạy cảm với tốc độ mà tóc bị làm biến dạng, trong khi lớp vỏ thì không.
“Sự kết hợp tuyệt vời này là điều giúp tóc có khả năng chống lực và kéo giãn”, ông Yu giải thích.
| Vật liệu chống đạn dành cho áo giáp của quân đội Mỹ trong tương lai sẽ làm từ tóc |
Và khi bị kéo dài, cấu trúc của tóc sẽ thay đổi theo cách đặc biệt. Ở cấp độ nano, các sợi vỏ tóc được tạo thành từ hàng ngàn phân tử có hình xoắn ốc được gọi là chuỗi alpha helix.
Khi tóc bị biến dạng, chuỗi alpha helix “tự tháo rời” và trở thành cấu trúc gấp nếp được gọi là bảng beta. Sự thay đổi về mặt cấu trúc này cho phép nó chịu lực tốt mà không bị đứt gãy đây chính là cơ sở để phát triển vật liệu may áo giáp chống đạn dành cho quân đội Mỹ trong tương lai.