Trong nhiều thập kỷ, sợi Kevlar được xem là tiêu chuẩn vàng về khả năng bảo vệ chống va đập và vẫn được sử dụng rộng rãi từ sản xuất áo chống đạn đến xe bọc thép. Tuy nhiên, các nhà khoa học hiện đã phát triển một vật liệu composite mới mạnh, dẻo dai hơn và ngăn đạn tốt hơn sợi Kevlar dù mỏng hơn nhiều. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Matter.

Để ngăn chặn va đập tốc độ cao (như đạn), vật liệu cần có độ bền cao (chịu lực tốt mà không vỡ) và độ dai cao (hấp thụ năng lượng mà không gãy). Tuy nhiên, Kevlar được làm từ sợi aramid, có hạn chế là khi độ bền tăng thì độ dai thường lại giảm, khiến vật liệu giòn hơn. Đây là vấn đề phổ biến trong khoa học vật liệu khi các nhà nghiên cứu  tìm cách tăng hiệu suất của sợi.

Sau 6 năm nghiên cứu, Jin Zhang và các nhà nghiên cứu tại Đại học Bắc Kinh, Trung Quốc đã tạo ra loại sợi mới bằng cách kết hợp hai vật liệu: aramid dị vòng (cũng có trong sợi Kevlar) và ống nano carbon đơn vách xử lý đặc biệt (tl-SWNTs). Các ống nano này siêu cứng, siêu nhẹ và mảnh hơn sợi tóc người hàng nghìn lần.

 

Điểm mấu chốt để sản xuất sợi chống đạn mới không chỉ ở cách kết hợp mà là căn chỉnh chúng: các chuỗi aramid và ống nano được kéo thẳng và song song thông qua quá trình kéo giãn nhiều bước để căn chỉnh hoàn hảo các chuỗi polymer và ống nano. Khi chịu tác động, các chuỗi polymer không thể trượt qua nhau, giúp vật liệu hấp thụ năng lượng mà không đứt gãy.

Kết quả thử nghiệm cho thấy sợi mới có độ bền động học cao hơn đáng kể so với các loại sợi hiện nay và khả năng hấp thụ năng lượng đạt 706,1 MJ/m³, gấp đôi kỷ lục trước đó. Khi dệt thành vải, vật liệu có hiệu suất chống đạn vượt trội.

Theo các tác giả, nghiên cứu không chỉ đưa ra chiến lược hiệu quả để tạo ra sợi aramid có độ bền và độ dẻo dai cao chưa từng có, mà còn cung cấp hiểu biết về cơ chế mới. Phát hiện nghiên cứu này mở ra hướng chế tạo áo giáp nhẹ, mỏng và an toàn hơn nhiều.

N.P.D (NASTIS), theo Physorg, 11/2025