Nếu một vật liệu được kéo căng theo một hướng thì nó mỏng đi theo hướng kia; và nếu được nén theo một hướng thì kích thước của nó theo hướng ngược lại lại tăng lên. Tuy nhiên trong trường hợp vật liệu tăng trưởng thì điều ngược lại mới là đúng. Ví dụ, nếu một xơ mảnh không đàn hồi được bao quanh một lõi đàn hồi và sau đó được kéo dọc theo chiều dài, thì thành phần đàn hồi phình lên hướng ra bên ngoài. Hiệu ứng tăng trưởng đơn giản này có thể là cơ sở của một số giải pháp mang tính cách mạng cho tất cả các ứng dụng của vật liệu dệt.

Công nghệ xơ tăng-trưởng-theo-chiều-xoắn-ốc Zetix^TM do Tiến sỹ Patric Hook – Tổng giám đốc Auxetic Ltd. cùng cộng tác với các nhà nghiên cứu ở Đại học Tổng hợp Exeter và Dow Corning Ltd. phát triển ở Anh – đã đạt một số giải thưởng, gồm Textile 2007 Innovation Prize. Hook – một kỹ sư đã tham dự vào các cuộc đua mô tô trước khi theo đuổi việc học Tiến sỹ tập trung vào vật liệu tăng trưởng- đã thành lập Auxetix để thương mại hóa công nghệ được cấp bằng sáng chế. Hiện giờ Auxetix đã cấp giấy phép độc quyền cho Advanced Fabric Technologies LLC (AFT) ở Houston (Mỹ) để phát triển và đưa ra thị trường vải Zetix dùng giảm nhẹ sức nổ và bảo vệ chống đạn ở Bắc Mỹ.

Thử nghiệm được Bộ Quốc phòng Anh tiến hành so sánh công năng của rèm cửa chống nổ Zetix^TM (trái) với rèm cửa chống nổ cổ truyền

Zetix gồm một loạt sợi tăng trưởng, mỗi sợi được bọc theo hướng xoắn S hoặc Z bằng sợi cord có độ bền cao và được dệt kiểu thoi. Ra khỏi máy dệt, sợi ngang trở thành phần tử kéo trong vải. Khi tác dụng lực, sợi tăng trưởng biến dạng, mở ra hàng ngàn lỗ nhỏ trong bề mặt vải. Và như vậy chúng hấp thụ áp lực đỉnh từ sóng của vụ nổ và cho phép phần còn lại của sóng đi qua. Đồng thời, chúng giữ bất kỳ mảnh vụn nhỏ trong không khí như là các miếng thủy tinh, mảnh bom đạn hoặc các mảnh vụn thứ cấp. Trong thử nghiệm mô phỏng vụ nổ bom xe ô tô và thử nghiệm nổ lựu đạn, Zetix đã cho thấy “tính đàn hồi đáng kể”, bị tổn thương không đáng kể sau tám vụ nổ lựu đạn gần đấy.

Zetix là vật liệu duy nhất trên thị trường tự động điều chỉnh độ bền và độ dày để đáp ứng lại lực nổ. Do có bộ nhớ, nó quay trở lại trạng thái trung gian khi ứng suất mất đi.

Vải Zetix cơ bản được làm từ sợi monophilamăng polyeste được bọc bằng Spectra® và nylon chống đạn, nhưng các vật liệu khác như Kevlar®, Vectran^TM, Hytrel®, Nomex®, sợi quang hoặc vật liệu đo từ xa (telemetric) có thể được dùng cho các ứng dụng chuyên biệt hóa. Như vậy là có thể có được nhiều ứng dụng của Zetix. Có thể lập tức tăng độ bền 80-85% bằng cách thay thế sợi nylon chống đạn bằng Vectran.

Các ứng dụng bảo vệ chống đạn và chống nổ tiềm năng gồm lớp lót gồm các mảnh vụn cho xe bọc thép, cho phép giảm độ dày của vật liệu bọc thép, kết quả là giảm khối lượng của xe. Kết hợp Zetix vào quần áo giáp bảo vệ của binh sĩ trên chiến trường cũng có thể làm giảm khối lượng mà họ phải mang vác.

Mặc dầu Zetix đã trải qua thử nghiệm chính thức thành công ở Anh, nhưng dữ liệu công năng từ các thử nghiệm này không dễ tiếp cận được, nên AFT đang tiến hành thử nghiệm ở Mỹ để có thể cung cấp các kết quả cụ thể cho những người sử dụng tiềm năng. Hiện AFT đang cộng tác với các công ty và các phòng thử nghiệm độc lập khác để có được những dữ liệu định lượng.

AFT đang làm việc với các nhà sản xuất ở Canada và Mỹ gồm Greensboro, BGF Industries Inc. (Mỹ) và JB Martin Co. (Canada) để sản xuất vải Zetix và đang tìm kiếm các đối tác bổ sung dọc theo chuỗi cung cấp cho nhiều lĩnh vực sản xuất khác nhau.

Tiềm năng không hạn chế

Trong khi tiêu điểm trước mắt cho Auxetix và AFT là cung cấp các giải pháp bảo vệ chống đạn và giảm nhẹ sức nổ cho quân đội và các ứng dụng cho những người ứng cứu sự cố đầu tiên, thì có nhiều lĩnh vực khác trong đó công nghệ Zetix có thể đóng vai trò nào đó. Thậm chí các giải pháp ban đầu này là thích đáng cho các ứng dụng phi quốc phòng như là an toàn mỏ, bảo vệ chống bão lốc, thử nghiệm vệ tinh, bảo vệ che chắn động cơ phản lực. Sợi Nomex hoặc sợi chống cháy Hytrel có thể được kết hợp vào để bổ sung tính bảo vệ chống nhiệt cao. Với việc bổ sung sợi quang, vải may quần áo Zetix có thể thay đổi màu để ngụy trang cho người mặc; hoặc bổ sung vật liệu có thể đo từ xa để cho phép quan trắc từ xa nhịp tim hoặc các dấu hiệu sống của người. Trong lĩnh vực y tế, các ứng dụng tiềm năng gồm vật liệu băng có thể điều chỉnh, chỉ phẫu thuật và các hàng hóa y tế. Có ứng dụng tốt tiềm năng cho vật liệu lọc, do phản ứng của sợi có thể cho phép một thiết bị lọc tự điều chỉnh đáp ứng lại lực tác dụng; và khả năng tự điều chỉnh trong dây đai an toàn trên xe ô tô có thể giúp giảm nhẹ thương vong khi bị tai nạn.

Hoàng Thu Hà