Lấy cảm hứng từ vảy cá sấu, Trung Quốc phát triển áo giáp gốm có thể làm chệch hướng đạn

Nghiên cứu do nhóm khoa học tại Đại học Ninh Ba thực hiện, dưới sự dẫn dắt của nhà nghiên cứu cộng tác Jiang Zhaoxiu, đã được công bố ngày 25/3 trên tạp chí khoa học quân sự Acta Armamentarii của Trung Quốc.

Theo nhóm nghiên cứu, thiết kế mới mô phỏng cấu trúc các lớp vảy bất đối xứng và chồng lên nhau của cá sấu – cơ chế tự nhiên giúp loài vật này chống lại các va đập mạnh và những cuộc tấn công từ đối thủ. “Cấu trúc bất đối xứng thực sự có thể gây ra hiện tượng lệch hướng vật phóng – đó là kết quả đã được kiểm chứng bằng thực nghiệm”, Jiang cho biết.

Thay vì sử dụng các mảnh gốm hình lục giác thường thấy trong giáp composite truyền thống, nhóm nghiên cứu tạo ra các viên gốm alumina hình thoi, bố trí nghiêng 45 độ và liên kết bằng nhựa epoxy trên nền hợp kim nhôm. Vật liệu gốm alumina được lựa chọn nhờ đặc tính độ cứng cao, khả năng chịu nén lớn nhưng trọng lượng tương đối nhẹ – yếu tố quan trọng trong thiết kế giáp bảo vệ hiện đại.

Trong các cuộc thử nghiệm, cấu trúc “vảy cá sấu” cho kết quả vượt trội hơn kiểu giáp lục giác truyền thống khi chống lại các đầu đạn thép cứng mô phỏng đạn xuyên giáp.

Các thử nghiệm được tiến hành với đầu đạn làm từ thép mactenxit siêu bền, ở vận tốc từ 260 đến 1.000 m/giây. Kết quả cho thấy mẫu giáp mới giúp giảm vận tốc còn lại của đầu đạn hiệu quả hơn, đồng thời tăng khả năng hấp thụ năng lượng va chạm.

Ở vận tốc khoảng 550 m/giây, cấu trúc nghiêng tạo ra góc lệch khoảng 6 độ, kéo dài thời gian tiếp xúc giữa đầu đạn và bề mặt giáp, qua đó thúc đẩy quá trình phá vỡ đầu đạn. Khối lượng còn lại của vật thể xuyên phá giảm từ 32,17 gram xuống còn 22,47 gram ở mức vận tốc cao hơn.

Lấy cảm hứng từ vảy cá sấu, Trung Quốc phát triển áo giáp gốm có thể làm chệch hướng đạn.

Đáng chú ý, không có tấm đỡ phía sau nào bị xuyên thủng hoàn toàn trong quá trình thử nghiệm. Độ biến dạng mặt sau cũng giảm đáng kể, trong khi lớp gốm hấp thụ năng lượng va chạm nhiều hơn khoảng 8,8%.

Tuy nhiên, Jiang thừa nhận hiệu quả của cấu trúc này phụ thuộc vào vận tốc và thiết kế đầu đạn cụ thể. “Nếu tốc độ quá cao, hiệu quả cũng sẽ giảm”, ông nói, đồng thời cho biết hệ thống hiện vẫn đang ở giai đoạn nghiên cứu thử nghiệm. Theo nhóm nghiên cứu, mục tiêu ngay từ đầu là tạo ra một thiết kế có thể sản xuất thực tế với chi phí thấp hơn. “Nếu một cấu trúc quá khó gia công hoặc lắp ráp thì việc chế tạo nó sẽ không có nhiều ý nghĩa thực tiễn”, Jiang cho biết. “Với cùng một loại vật liệu, nếu tối ưu cấu trúc giúp cải thiện hiệu suất thì chi phí tự nhiên có thể giảm xuống”.

Ngoài áo giáp cá nhân, nhóm nghiên cứu tin rằng thiết kế này còn có tiềm năng ứng dụng trong bảo vệ xe quân sự, trực thăng vũ trang, tấm chắn hải quân, thậm chí là các cấu trúc hàng không vũ trụ hoặc thiết bị hoạt động dưới biển sâu cần khả năng chống va đập nhưng vẫn phải bảo đảm trọng lượng nhẹ.

Theo các chuyên gia vật liệu quân sự, xu hướng “sinh học mô phỏng” (biomimicry) – lấy cảm hứng từ cấu trúc tự nhiên để phát triển công nghệ quốc phòng – đang ngày càng phổ biến trong nghiên cứu quân sự hiện đại. Nhiều quốc gia đã nghiên cứu mô hình vỏ sò, mai rùa hay cấu trúc tổ ong nhằm cải thiện khả năng hấp thụ xung lực và giảm khối lượng giáp bảo vệ.

Trong bối cảnh chiến tranh hiện đại đòi hỏi khí tài vừa cơ động vừa có khả năng chống chịu cao, các vật liệu composite gốm nhẹ được xem là một trong những hướng phát triển quan trọng của ngành công nghiệp quốc phòng toàn cầu.