Nhìn sinh vật thần thoại Chimera, đề xuất vật liệu lai có thể biến áo choàng tàng hình thành hiện thực

“

Chimera là sinh vật thần thoại Hy Lạp được tạo thành từ ba loài động vật khác nhau là sư tử, dê và rắn.

Động vật máu lạnh là những loài không thể tự điều chỉnh thân nhiệt mà phải dựa vào nhiệt độ môi trường để làm thân nhiệt tăng lên hay giảm xuống.

Các nhà khoa học từ Đại học Cát Lâm và Đại học Thanh Hoa cho biết đã thiết kế một phiên bản thử nghiệm, dựa trên chiến lược sinh tồn tự nhiên riêng biệt của mỗi loài động vật, có thể không bị phát hiện qua quang phổ vi sóng, ánh sáng khả kiến và hồng ngoại.

Ánh sáng khả kiến là một phần của quang phổ điện từ mà con người có thể nhìn thấy được. Nó có bước sóng nằm trong khoảng từ 400 đến 700 nanomet. Ánh sáng khả kiến được tạo ra bởi các vật thể nóng, chẳng hạn như Mặt trời, ngọn lửa và đèn. Nó cũng được phát ra bởi các loài động vật, chẳng hạn đom đóm và ếch thủy tinh.

Ánh sáng khả kiến có thể được phân thành nhiều màu sắc khác nhau, mỗi màu có bước sóng khác nhau. Các màu sắc của ánh sáng khả kiến được sắp xếp theo thứ tự bước sóng từ ngắn nhất đến dài nhất như sau:

Tím: 380 - 450 nanomet

Lam: 450 - 495 nanomet

Xanh lam: 495 - 570 nanomet

Xanh lục: 570 - 590 nanomet

Vàng: 590 - 620 nanomet

Cam: 620 - 680 nanomet

Đỏ: 680 - 760 nanomet

Trong một nghiên cứu được công bố hôm 30.1 trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Trung Quốc, các nhà nghiên cứu cho biết đã áp dụng cách tiếp cận dựa trên sinh học để giải quyết vấn đề ngụy trang hiện có, đó là sự thiếu linh hoạt trên các địa hình khác nhau.

Họ viết: “Công trình của chúng tôi chuyển các công nghệ ngụy trang từ tình huống bị hạn chế sang các địa hình luôn thay đổi và tạo nên bước tiến lớn hướng tới vật liệu điện từ tái cấu trúc thế hệ mới có thể thay đổi cấu trúc liên kết mạch".

Nghiên cứu này dựa trên những tiến bộ nhanh chóng gần đây về siêu vật liệu (vật liệu tổng hợp có khả năng điều khiển sóng điện từ độc đáo) ngày càng được ứng dụng rộng rãi vào các công nghệ tàng hình.

Bằng cách kiểm soát chính xác cấu trúc bề mặt của chúng, các siêu vật liệu có thể phản xạ sóng điện từ theo những cách cụ thể, giúp các vật thể trở nên vô hình một cách hiệu quả trước trước radar. Tuy nhiên, các chức năng định sẵn của chúng chỉ có thể cung cấp khả năng ngụy trang trong một số môi trường nhất định.

Theo bài báo trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Science, các nhà khoa học Trung Quốc đã hình dung ra một siêu vật liệu có thể thích ứng với nhiều điều kiện quang phổ và địa hình khác nhau trong khi vẫn duy trì khả năng chống lại sự phát hiện của ánh sáng khả kiến và hồng ngoại.

Họ gọi siêu vật liệu được đề xuất là Chimera vì nó kết hợp sự thay đổi màu sắc của tắc kè hoa, độ trong suốt của ếch thủy tinh và khả năng điều chỉnh nhiệt độ của rồng râu.

Tác giả chính của nghiên cứu, Xu Zhaohua từ Đại học Cát Lâm, cho biết: “Thật thú vị khi có thể tìm thấy các trạng thái hoạt động phù hợp của siêu bề mặt Chimera để thích ứng với tất cả 5 địa hình trên toàn bộ dải tần số quan tâm”.

Nguồn cảm hứng đầu tiên của các nhà khoa học là tắc kè hoa, loài thằn lằn nổi tiếng với khả năng thay đổi màu da và tông màu.

Siêu vật liệu Chimera mô phỏng tắc kè hoa bằng cách điều chỉnh đặc tính phản xạ vi sóng của nó để hòa hợp với các cảnh quan khác nhau, từ mặt nước đến đồng cỏ.

Thiết kế của Chimera cũng bị ảnh hưởng bởi loài ếch thủy tinh, được tìm thấy trong các khu rừng nhiệt đới trên khắp Trung Mỹ và Nam Mỹ. Loài này dồn hầu hết các tế bào hồng cầu vào gan khi ngủ, khiến cơ thể gần như trong suốt.

Các nhà nghiên cứu đã nhúng mạch điện của Chimera vào giữa các lớp nhựa PET và thủy tinh thạch anh để đạt được mức độ trong suốt quang học gợi nhớ đến khả năng tàng hình tự nhiên của ếch thủy tinh.

Vẫn còn thách thức về việc làm thế nào để che giấu nhiệt lượng được tạo ra bởi dòng điện điều khiển các mạch bề mặt của siêu vật liệu, vốn có thể tiếp xúc với các máy dò hồng ngoại. Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học đã chuyển sang nghiên cứu loài rồng râu. Loài bò sát này điều chỉnh nhiệt độ cơ thể bằng cách thay đổi màu sắc của lưng, từ màu vàng nhạt khi cần hạ nhiệt sang màu nâu sẫm có thể giữ ấm cho chúng.

Sử dụng thiết kế điều khiển cơ học, các nhà nghiên cứu cho biết đã giảm thiểu sự chênh lệch nhiệt của Chimera xuống chỉ 3,1 độ C, khiến nó hầu như không thể bị phát hiện bằng hình ảnh nhiệt ở nhiều địa hình khác nhau.

Bằng cách bắt chước cách rồng râu phản ứng với môi trường tự nhiên, siêu bề mặt của Chimera có thể giảm thiểu khả năng bị phát hiện bởi phương pháp dò nhiệt/nhiệt độ tầm xa.

Theo bài báo, một phiên bản thử nghiệm của siêu bề mặt Chimera đã được phát triển theo quy trình gồm 5 bước, bắt đầu bằng mẫu trên nhựa, tiếp theo là tạo lưới kim loại và kết thúc bằng việc lắp ráp thủ công để đạt được khả năng tàng hình đa phổ.

Các nhà nghiên cứu cho biết tiềm năng ứng dụng của công nghệ này là rất lớn, từ mục đích quân sự đến công tác bảo tồn động vật hoang dã.

Trong bối cảnh quân sự, Chimera có thể mang lại lợi thế chiến lược đáng kể bằng cách cho phép các vật thể hoặc nhân sự hòa trộn liền mạch vào các môi trường khác nhau và tránh bị radar, máy dò hồng ngoại và thiết bị quang học phát hiện.

Công nghệ này cũng có thể giúp quan sát động vật mà không xâm phạm chúng trong môi trường sống tự nhiên. Theo các nhà nghiên cứu, bằng cách giảm thiểu tác động của con người đến hành vi của động vật hoang dã và môi trường, Chimera có thể đóng góp vào các nỗ lực bảo tồn.