Sò điệp ngọc hay còn gọi là điệp giấy hoặc điệp tròn (tên khoa học là Placuna placenta) là loài thân mềm hai mảnh vỏ nước mặn thuộc họ Placunidae. Đây là loài duy nhất trong chi Placuna có giá trị thương mại. Điệp ngọc có thể dùng để làm thực phẩm, tuy nhiên vỏ của nó có giá trị hơn nhiều. Điệp ngọc mang trên mình một lớp vỏ trong suốt và có độ bền cao đến mức một số thành phố ở Philippin và Ấn Độ đã sử dụng chúng làm lớp cửa kính giá thành phải chăng thay thế cho kính cửa sổ thông thường.

Vỏ sò điệp ngọc có thành phần 99% là canxi, thường giòn và chứa một lượng nhỏ vật chất hữu cơ. Đặc biệt hơn nữa, loại vỏ sò này trong suốt đến mức có thể nhìn thấy 80% ánh sáng mặt trời chiếu xuyên qua nó.

Loại áo giáp quân đội mới lấy cảm hứng từ vỏ sò

 

Một nhóm các nhà nghiên cứu đã đặt ra câu hỏi rằng: Bằng cách nào mà lớp áo giáp mỏng như móng tay của loài động vật có vỏ này lại có thể chống chịu được nhiều va đập trong khi vẫn giữ được độ trong suốt như vậy? Có thể nói đây là một kiệt tác chưa từng có trong ngành vật liệu nhân tạo.

Theo một báo cáo trực tuyến trên tạp chí khoa học Nature Materials của nhóm nghiên cứu, khi bị đâm mạnh bởi kim cương, lớp vỏ điệp ngọc kháng lại bằng cách phân tán rồi dần triệt tiêu phần năng lượng tác động lên nó, giữ cho vỏ sò không bị vỡ, khả năng phân tán này lớn gấp 10 lần so với canxit thô. Nhìn vào cấu trúc tinh thể của vỏ sò qua kính hiển vi điện tử, các nhà nghiên cứu đã khám phá ra bí mật bên trong lớp vỏ sò.

Khi bị chèn ép, cấu trúc tinh thể của vỏ sò bắt đầu xoắn đối xứng, gây ra một sự tái tổ chức nguyên tử làm cho chúng đan xen vào nhau, giúp hình thành một ranh giới ngăn cản mọi sự nứt gãy. Quá trình này, còn gọi là kết đôi biến dạng, triệt tiêu năng lượng theo chiều ngang và cho phép vỏ sò chống chịu được nhiều va đập. Ngoài ra, phiến vật chất hữu cơ co giãn giữa các lớp vỏ canxi còn ngăn chặn các vết nứt lan ra theo chiều dọc. Cuối cùng, sự kết đôi này, cùng với cấu trúc nano siêu nhỏ của vỏ sò có thể hạn chế tổn hại đến mức nhỏ nhất và bảo toàn sự nguyên vẹn cơ học của phần cấu trúc còn lại.

Các nhà nghiên cứu cho biết, những phát hiện trong công trình này có thể đưa ra các nguyên tắc thiết kế cho kỹ thuật tổng hợp nhân tạo sử dụng vật liệu cấu trúc nhẹ cùng với tiêu hao năng lượng hiệu quả. Từ đó phát triển một loại vật liệu bền, trong suốt vô cùng hữu ích không chỉ trong việc sản xuất cửa sổ và kính chắn gió, mà còn góp phần chế tạo loại áo giáp tự nhiên trong suốt dùng trong quân đội có thể bảo vệ mắt và mặt cho quân lính, cũng như trong việc chế tạo lá chắn các vụ nổ và các loại xe chiến đấu.

Bùi Ly