ทักทายกับเสื้อเกราะกันกระสุน Fish Slime

การหยุดกระสุนไม่ง่าย: โลหะชิ้นเล็ก ๆ แต่เป็นอันตรายถึงตายที่อาวุธปืนสมัยใหม่ยิงเร็วกว่าความเร็วของเสียงคือ มาก เก่งในการเจาะสิ่งต่าง ๆ เข้าสู่ผิวหนังและทำอันตรายต่อมนุษย์เหมือนเป็นเรื่องตลก

เชื่อมโยงกับความจริงที่ว่าเสื้อเกราะกันกระสุนเป็นที่ต้องการและมีความต้องการเร่งด่วนที่แท้จริงในการหาวิธีหยุดกระสุน ทั้งนักวิจัยพลเรือนและทหารใช้เวลาและเงินจำนวนมากในการพยายามหาวิธีใหม่ ๆ ในการหยุดกระสุนและพวกเขาอาจค้นพบสารใหม่ที่ดียิ่งกว่าที่มีอยู่แล้ว

ปรากฎว่าเป็น hagfish ที่แปลกและเป็นดั่งเดิมซึ่งรู้จักกันในชื่อ moniker“ slime eel” ที่น่าขยะแขยงพอ ๆ กัน - ผลิตเส้นใยที่เบาและแข็งแรงเป็นพิเศษซึ่งสามารถรวมอยู่ในเนื้อผ้ายืดหยุ่น มันถูกขับออกจากปลาใน goop mucus-y ซึ่งคนส่วนใหญ่อาจไม่ต้องการที่ใดก็ได้ใกล้กับร่างกายของพวกเขา แต่นักวิจัยเชื่อว่าพวกเขาสามารถจำลองเส้นใยที่ซับซ้อนของ hagfish น้ำเมือกในห้องแล็บและหมุนเป็นเส้นใยที่ใช้งานได้

เสื้อเกราะกันกระสุนหรือ“ ขีปนาวุธ” นั้นมีมาตั้งแต่ศตวรรษที่ 16 แต่การออกแบบที่ทันสมัยนั้นค่อนข้างนิ่งนานหลายปี คุณอาจโตขึ้นเรื่อย ๆ โดยจินตนาการว่าพวกมันมีขนาดใหญ่สีดำและบล็อก สำหรับเสื้อแบบนิ่มส่วนประกอบหลักคือเคฟล่าร์ซึ่งเป็นเส้นใยคอมโพสิตที่มีความแข็งแกร่งกว่าเหล็กถึงห้าเท่าและสามารถนำไปถักเป็นแบบยืดหยุ่นได้ เคฟลาร์เป็นสารสังเคราะห์ที่ทำจากปิโตรเลียมที่มีการใช้งานหลากหลาย ปัญหาเกี่ยวกับวัสดุสังเคราะห์ที่ใช้ปิโตรเลียมเป็นเรื่องที่ไม่ง่ายต่อสิ่งแวดล้อม Douglas Fudge นักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัย Guelph ในแคนาดาคิดว่าเส้นใย hagfish-slime-fiber สามารถเป็นต้นแบบสำหรับวัสดุที่ใช้โปรตีนในอนาคตซึ่งเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่าตัวเลือกในปัจจุบัน

การค้นพบของ Fudge มีรายละเอียดใน PNAS รายงานในช่วงปลายเดือนมิถุนายนแม้ว่าเขาจะได้ทำงานกับ hagfish มานานกว่าทศวรรษ สำหรับปลานั้นน้ำเมือกเพิ่มเป็นสองเท่าเป็นกลไกป้องกันซึ่งอาจอธิบายถึงความแข็งแกร่งของพวกเขา Hagfish สามารถผลิตและปล่อยน้ำเมือกของพวกเขาได้อย่างรวดเร็วทำให้หลั่ง“ pre-slime” ทางช้างเผือกจำนวนเล็กน้อยออกจากต่อมบนผิวของพวกเขาเมื่อเผชิญหน้ากับนักล่า ในทางกลับกันสิ่งนี้รวมกับน้ำทะเลเพื่อสร้างเมือกที่เต็มไปด้วยเส้นใยที่สามารถคั่งหรืออุดตันเหงือกของปลาที่พยายามกินขนมขบเคี้ยว

วิธีนี้อาจทำให้คิดว่าวิธีที่ดีที่สุดในการดึงแกลลอนของสิ่งต่าง ๆ คือการทำให้คนแปลกหน้าประหลาด แต่ฟัดจ์ไม่คิดว่าฝูงปลาที่น่ากลัวเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการสร้างเมือก ฟัดจ์และทีมงานของเขาพยายามอย่าง“ หยาบมาก” ในการสร้างเส้นใยน้ำเมือก hagfish ในห้องแล็บ แต่เช่นใยแมงมุมใยไหมซึ่งเป็นเส้นใยออร์แกนิกที่มีความแข็งแรงมากมันยากที่จะลอกเลียนแบบเทียม

มันยาก แต่ไม่ใช่เป็นไปไม่ได้ ฟัดจ์อธิบายกระบวนการที่ซับซ้อนในการสร้างเส้นใยโปรตีนที่ใช้ในห้องปฏิบัติการ

“ ในการสร้างเส้นใยเราได้ละลายโปรตีนเมือกบริสุทธิ์ที่ละลายในสารละลายที่เป็นกรดแล้วปล่อยให้โปรตีนจับตัวเป็นแผ่นฟิล์มบนพื้นผิวของสารละลายอิเล็กโทรไลต์” ฟัดจ์บอก ผกผัน. “ เราดึงเส้นใยจากภาพยนตร์เหล่านี้”

ถึงกระนั้นน้ำเมือกประดิษฐ์ก็ยังไม่แข็งแกร่งเท่าของจริง มันจัดวางภายใต้ความเครียดน้อยกว่าเธรดของแท้มาก แต่ฟัดจ์ยังไม่ยอมแพ้

เส้นใยที่ลื่นไหลของตัวเองไม่แข็งแรงพอที่จะถักเป็นเสื้อเกราะกันกระสุน แต่หัวข้อของแฮกฟิชนั้นมีแนวโน้มในแนวหน้าของเสื้อเกราะกันกระสุน: เส้นใยนั้นยังคงนุ่มและยืดหยุ่นแม้ว่าจะดึงออกมาแรงก็ตาม ฟัดจ์กล่าวว่าด้ายธรรมชาติสามารถยืดได้มากกว่า 200% ความเครียดก่อนที่มันจะแตก เมื่อยืดออกไป 35 เปอร์เซ็นต์เส้นด้ายจะสูญเสียความยืดหยุ่น แต่รวมตัวกันใหม่กับโปรตีนรอบข้างเพื่อสร้างโครงสร้างใหม่ซึ่งแข็งแกร่งยิ่งขึ้น

มันอ่อนแอกว่าใยแมงมุมเล็กน้อยโดยมีแรงกดที่ 700 mPascals ของความเครียด (หรือแรง 101,526 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) แต่ก็ยังค่อนข้างแข็งแกร่งสำหรับเส้นใยโพลีเมอร์

นี่อาจเป็นข่าวใหญ่สำหรับเสื้อเกราะกันกระสุนที่นุ่มนวลซึ่งอาศัยผ้ายืดที่“ จับ” หรือทำให้กระสุนช้าลงและแทนที่แรงเคลื่อนย้ายของมันในพื้นที่ โดยพื้นฐานแล้วเสื้อยืดที่อ่อนนุ่มจะแผ่พลังงานจลน์ของกระสุนออกไปทั่วบริเวณทำให้กระสุนแบนและหยุดไม่ให้ทะลุผ่าน แน่นอนคุณอาจได้รับรอยฟกช้ำยักษ์และอาจหักกระดูกบางส่วนได้ แต่อย่างน้อยคุณจะมีชีวิตอยู่