Hơn 2.000 năm trước, trong một phòng tắm biệt lập bên bờ sông Nile, Nữ hoàng Cleopatra của Ai Cập có thể đã với tay lấy một món đồ xa xỉ bất ngờ: một thứ xơ rỗng, giống như miếng bọt biển –xơ mướp.
Loại thực vật nhiều lỗ này từng được hoàng tộc Ai Cập cổ đại coi trọng như một chất tẩy da chết tự nhiên, biểu tượng của sự tinh khiết và thanh cao. Nhẹ như lông, nhưng bền và cấu trúc tinh xảo, xơ mướp được dùng để gột sạch bụi bẩn – cả thể xác lẫn tinh thần – trong những nghi lễ hòa quyện giữa vệ sinh và tính linh thiêng.
Ngày nay, loại rau củ tưởng chừng bình thường này – Luffa cylindrica – lại một lần nữa trở lại tâm điểm, nhưng theo một cách không ai ngờ tới: trở thành “lá chắn điện tử” trong cuộc chiến thầm lặng của chiến tranh điện tử hiện đại.
Trong một nghiên cứu bình duyệt đăng trên tạp chí High Power Laser and Particle Beams, một nhóm nhà khoa học thuộc Quân Giải phóng Nhân dân Trung Quốc (PLA) và Tập đoàn Công nghiệp Hàng không Vũ trụ Trung Quốc (CASIC) đã biến loài mướp này thành một loại vật liệu tàng hình thế hệ mới, có khả năng bảo vệ máy bay chiến đấu khỏi mối đe dọa đáng sợ nhất hiện nay: vệ tinh radar.
Trong hàng chục năm, các máy bay tàng hình như F-22 Raptor hay B-2 Spirit dựa vào thiết kế hình dáng đặc biệt và vật liệu hấp thụ sóng radar để thu nhỏ tiết diện phản xạ radar (RCS), đôi khi chỉ còn bằng kích thước một con chim. Nhưng công nghệ đã bắt kịp.
Việc Trung Quốc triển khai chùm vệ tinh radar quỹ đạo thấp (LEO) mang tính cách mạng đã thay đổi luật chơi.
Bay cao trên mây, các vệ tinh này sử dụng radar khẩu độ tổng hợp (SAR) và kỹ thuật chiếu xạ song tĩnh để “nhìn xuyên” bóng đêm và thời tiết xấu. Quan trọng hơn, chúng chiếu radar từ phía trên, nơi các lớp phủ tàng hình truyền thống – vốn tối ưu hóa cho hướng chiếu từ phía trước – không còn hiệu quả.
Khi sóng radar chiếu thẳng từ trên xuống một máy bay tàng hình, phần lưng phẳng của nó có thể phản xạ như gương, khiến tiết diện radar tăng vọt từ cỡ con chim lên hàng chục mét vuông – đủ để vệ tinh cách đó hàng trăm km phát hiện dễ dàng.
Nhưng nhóm nghiên cứu do ông Chen Jun thuộc Viện Công nghệ Đo lường & Kiểm tra Hàng không Vũ trụ Quý Châu của CASIC dẫn đầu đã tìm ra câu trả lời từ chính loại mướp quen thuộc được bán ở mọi khu chợ châu Á.
Nhóm đã tạo ra một loại vật liệu hấp thụ vi sóng mềm, siêu mỏng bằng cách chuyển xơ mướp đã sấy khô thành carbon, rồi nhúng nó vào các hạt nano từ tính làm từ oxit niken coban (NiCo₂O₄).
Kết quả là vật liệu tổng hợp có tên NCO-2, chỉ dày 4 mm, nhưng có thể hấp thụ hơn 99,99% sóng điện từ trong dải Ku (12–18 GHz) – một trong những băng tần quan trọng nhất của vệ tinh radar hiện đại.
Lớp phủ nguồn gốc từ mướp này có thể giảm cường độ tín hiệu radar phản xạ gần 700 lần, ngay cả khi bị chiếu thẳng từ trên xuống, theo nghiên cứu.
Điều này có nghĩa là một máy bay tàng hình có tiết diện radar theo phương thẳng đứng khoảng 50 m² có thể giảm xuống còn dưới 1 m² – khiến việc phát hiện bằng vệ tinh radar khó hơn rất nhiều.
“Khi góc thử nghiệm là 0 độ – tức là sóng điện từ chiếu vuông góc lên bề mặt – giá trị RCS giảm từ 26,46 dBsm xuống −1,94 dBsm, cho thấy tiết diện radar giảm xuống dưới 1 m²”, nhóm của ông Chen viết.
Bí mật nằm ở cấu trúc tự nhiên của xơ mướp – mạng 3D của các sợi cellulose đan xen, khi được carbon hóa ở nhiệt độ cao sẽ trở thành khung dẫn điện nhẹ, giống như một “khu rừng vi mô”.
Sóng điện từ đi vào vật liệu sẽ bật đi bật lại liên tục trong những lỗ xốp như mê cung – hiện tượng gọi là đa phản xạ nội bộ – cho phép sóng có thêm thời gian và cơ hội bị hấp thụ.
Mướp carbon hóa cũng tạo thành mạng dẫn điện, cho phép electron di chuyển tự do và chuyển năng lượng vi sóng thành nhiệt.
Các hạt nano được phủ đều trên sợi carbon tạo ra vô số ranh giới làm thay đổi phân cực sóng radar, đồng thời bản thân hạt từ tính sinh ra tổn hao từ tính – cơ chế hiếm gặp trong các vật liệu hấp thụ truyền thống.
Tổng hợp lại, các hiệu ứng này giúp đạt được độ phù hợp trở kháng gần như hoàn hảo: sóng radar dễ dàng đi vào nhưng không thể thoát ra.
Quá trình sản xuất khá đơn giản và có thể mở rộng: mướp tươi được làm sạch, phơi khô và nung ở 300–700°C trong môi trường khí trơ để tạo khung carbon xốp. Sau đó, nhóm ông Chen nhúng chúng vào dung dịch nitrat niken và coban, cho phép tinh thể nano phát triển trực tiếp trên sợi carbon.
Trong nhiều năm, Trung Quốc thường bị xem là “người theo sau” – giỏi sao chép công nghệ phương Tây nhưng thiếu sáng tạo. Nhưng đột phá từ xơ mướp này cho thấy một sự chuyển mình sâu sắc.
Ngày nay, các nhà khoa học Trung Quốc không chỉ tìm kiếm cảm hứng từ MIT hay Cambridge, mà còn từ rừng tre, tơ lụa, kỹ thuật rèn kim loại cổ – khai thác trí tuệ từ thiên nhiên và tri thức truyền thống.
Tuy vậy, con đường từ mẫu thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đến lắp đặt trên máy bay chiến đấu còn dài. Độ bền là thách thức lớn: vật liệu phải chịu rung động siêu thanh, độ ẩm và nhiệt độ cực đoan. Ngoài ra, thiết kế hiện tại hoạt động tốt nhất ở một số tần số nhất định và cần được mở rộng băng thông để phù hợp tác chiến thực tế, theo nhóm nghiên cứu.
Tại sao Ba Lan phải nâng cấp F-16 và mua thêm AIM-120D-3 đúng lúc Nga tung R-77M?
Cơn ác mộng nghìn tỷ của Thung lũng Silicon Valley: "Bong bóng" thịt nhân tạo vỡ tung sau 6 năm
Ukraine tung đòn táo tợn, phá huỷ nền tảng thử nghiệm "vũ khí tương lai" độc nhất của Nga
Theo SCMP
