Báo Nông Nghiệp
Báo Nông Nghiệp
Báo Nông Nghiệp

Thứ tư, 24/04/2019 11:03 (GMT +7)

| Hotline: 0983.970.780

Bí ẩn cá hải tượng và lớp vẩy siêu bền

Thứ Bảy 26/10/2019 , 13:15 (GMT+7)

Ở sông Amazon, Nam Mỹ có một loài cá xa xưa rất đặc biệt. Nó là loài cá nước ngọt lớn nhất hành tinh. Và nay không quân Mỹ đang nghiên cứu để tìm ra nguyên nhân vì sao cá hải tượng lại có thể sống sót trong vùng nước đầy rẫy cá ăn thịt piranha hung tợn.

11-16-12_lex-reeson-reuters
Cá hải tượng là loài cá nước ngọt lớn nhất hành tinh.

Tất nhiên không quân Mỹ không rảnh việc để đi làm thay công việc của các nhà sinh vật học. Họ đang muốn biết bí mật ẩn sau lớp vỏ cứng của cá hải tượng (arapaima), cái gì khiến những chiếc vảy của chúng có thể chống chịu những hàm răng sắc như dao cạo, để từ đó, chế tạo ra các loại vật liệu tốt hơn cho con người và đặc biệt là ứng dụng trong việc sản xuất máy bay chiến đấu.
 

Bộ vẩy tiến hóa trong hàng triệu năm

Bài báo trên tạp chí Popular Mechanics nói rằng không quân Mỹ đang có chương trình nghiên cứu bằng cách nào một con cá Amazon có thể sống sót trong vùng nước đầy những con cá piranha tuy không lớn nhưng sống thành từng bầy và cực kỳ hung tợn, sẵn sàng cắn xé bất cứ thứ gì có thịt khi chúng đói.

Cá hải tượng, hay hải tượng long, là loài cá bơi chậm, to lớn như một quả ngư lôi, có thể trở thành miếng mồi ngon cho đám cá piranha luôn đói ngấu nghiến, nhưng điều này không xảy ra nhờ cá hải tượng có một bộ vảy đã tiến hóa trong nhiều triệu năm loài cá cổ xưa này tồn tại. Và đây là lý do không quân Mỹ đổ tiền ra nghiên cứu lớp vảy của loài cá này.

Cá hải tượng có cái đầu bẹt giống cá quả, có thể hít thở không khí bằng một bộ phận tương tự như phổi động vật có vú, có nhiều ở Brazil, Peru hay Guyana. Cá hải tượng là một trong vài loài cá nước ngọt lớn nhất thế giới, có thể dài đến 3,3m, nặng tới 200kg. Bởi cá có khả năng hít thở không khí, ngớp không khí để tồn tại nên nó có thể sống trong những vùng nước nông nghèo oxy.

11-16-12_501353_shutterstock_757650418_879178_crop_crop
Cá hải tượng có cái đầu bẹt như cá quả.

Nhưng thứ giúp hải tượng sống sót là bộ giáp có thể chống chọi các cú đớp của loài cá săn mồi dữ tợn, đặc biệt là cá piranha chuyên tấn công và ăn vật sống. Theo tin của Reuters, nhưng chiếc vẩy của cá hải tượng rất đặc, rất khó xuyên thủng dù vẫn dẻo. Các nhà nghiên cứu cho rằng đây là kết quả tiến hóa trong hàng triệu năm, trong môi trường đầy thứ cá chết chóc như piranha.

Các thí nghiệm cho thấy vẩy cá hải tượng “có một lớp khoáng chất cứng bên ngoài chống xuyên thủng, bên trong là một lớp khác dai nhưng dẻo là collagen- cấu trúc protein chính trong da và các mô kết nối khác của cơ thể”. Các chuyển động tương tự một cú cắn mạnh chỉ có thể làm biến dạng nhưng không thể phá hủy lớp collagen này.

Năm 2013, Phòng thí nghiệm Lawrence Berkeley National và UC Berkeley ở Mỹ nghiên cứu vẩy cá hải tượng, phát hiện ra sợi collagen trên mình cá “được sắp xếp theo các phiến song song, mỗi tấm vẩy được uốn cong một chút tùy theo tấm vẩy phía trên và phía dưới”.

Sau đó, một nghiên cứu của Bộ Năng lượng Mỹ viết: “Lớp vẩy phía trong của cá hải tượng có thể vặn xoắn và ép khi chịu lực… các tấm vẩy này có thể trở lại tình trạng ban đầu để chống lại các lực. Việc này gia tăng cả sức mạnh lẫn khả năng cưỡng lại tình trạng nứt vỡ”.

11-16-12_fullsizeoutput_164-1024x683
Hàm răng cực kỳ sắc bén của một con cá piranha.

Các tính chất của vẩy cá hải tượng đã khiến một số người nghĩ đến khả năng ứng dụng. Một nhóm nghiên cứu ở California, Mỹ chỉ ra một hướng ứng dụng nhằm cải thiện các loại giáp quân sự hạng nhẹ. Tuy nhiên, các thiếu sót trong việc in 3D đồng nghĩa rằng một tấm áo chống đạn bao phủ bằng vẩy có thể còn cần thêm thời gian hoàn tất.
 

Kết cấu siêu đẳng

Có trong tay các miếng vẩy cá hải tượng, nhóm nghiên cứu bắt đầu tìm hiểu độ bền chắc của chúng và nhận thấy đây là một trong những kết cấu chống nứt vỡ tốt nhất trong tự nhiên.

11-16-12_fishermen-lod-recenly-ctched-rpim-lso-known-s-news-photo-1571342243
Cá hải tượng đang phải đối diện với tình trạng đánh bắt quá mức.

“Lớp vỏ cứng ngoài cùng chính là chìa khóa”, nhà nghiên cứu Robert Ritchie của đại học tổng hợp California, Berkeley, nói. “Vẩy cá được kết cấu từ collagen và khoáng chất, nhưng cơ bản là lớp vỏ ngoài có mật độ khoáng chất cao hơn nhiều và giúp vẩy cứng hơn”.

Sử dụng kính hiển vi điện tử để quan sát lớp bên trong, các nhà khoa học nhận thấy cách bố trí các sợi cơ giống như một cầu thang xoắn ốc, giống như kết cấu Bouligand. Điều này có nghĩa là nếu một loại động vật săn mồi cắn xuyên qua lớp vỏ dai cứng bên ngoài, các sợi cơ có thể biến dạng và rời ra theo các hướng khác nhau và điều này khiến khả năng nứt vỡ bị hạn chế. “Đây là phương cách đầy hiệu quả trong việc chống lại hiện tượng gãy, vỡ”, nhà nghiên cứu Ritchie nói thêm.

Sự kết hợp giữa các lớp cứng và mềm trên vẩy cá hải tượng cũng tương tự kết cấu của các loại áo giáp chống đạn ngày nay. Tuy nhiên, trong khi tự nhiên xây dựng kết cấu bền chắc này từ phân tử, tạo ra một khoảng “chuyển giao” tinh tế giữa các lớp, thì các loại vật liệu tổng hợp sử dụng chất kết dính, tạo ra một một trường mà theo nhà nghiên cứu Ritchie, là nơi các lớp vật chất có xu hướng rời ra hoặc nứt gãy, làm yếu đi vật liệu.

Dương Văn, nhà nghiên cứu của đại học Berkeley, nói đội thí nghiệm đang nghiên cứu cách mô phỏng lại kết cấu xoắn ốc của vẩy cá hải tượng, nhưng việc này đầy thách thức với các kỹ thuật thiết kế thông thường. “Công nghệ in 3D có thể có khả năng giải quyết vấn đề nếu các khiếm khuyết hiện tại được giải quyết triệt để”, nhà nghiên cứu Ritchie nói.

“Tôi rất ngạc nhiên khi thấy vẫn những vật chất được sử dụng để gia cường cho vật liệu composite được tìm thấy trong một chiếc vẩy cá… nó rất có lý”, giáo sư Jan-Henning Dirks chuyên ngành kết cấu sinh học thuộc đại học Khoa học ứng dụng ở Đức nói.

(Kiến thức gia đình số 43)

Chim ‘nhấc’ cá khổng lồ ra khỏi đại dương

Chim ‘nhấc’ cá khổng lồ ra khỏi đại dương

Cuộc sống muôn màu 04/07/2020 - 09:20

Hình ảnh đang lan truyền rộng rãi cho thấy một con chim bay vút qua bãi biển đông người, với một con cá khổng lồ trong móng vuốt của nó đã gây kinh ngạc.

Khu đèn đỏ Amsterdam mở cửa trở lại

Khu đèn đỏ Amsterdam mở cửa trở lại

Cuộc sống muôn màu 03/07/2020 - 05:35

Các “công nhân tình dục” hoan nghênh cơ hội kiếm lại tiền nhưng với những quy tắc nghiêm ngặt về tiếp xúc trực diện, vệ sinh và yêu cầu khách hàng kiểm tra triệu chứng

Kỷ lục thế giới mới về đấu giá trực tuyến kim cương

Kỷ lục thế giới mới về đấu giá trực tuyến kim cương

Cuộc sống muôn màu 02/07/2020 - 09:06

Viên kim cương gần 29 cara trở thành viên ngọc đắt giá nhất được bán đấu giá trực tuyến sau khi “chốt” ở mức hơn 2,1 triệu USD.

Bí ẩn hàng trăm con voi Botswana thiệt mạng

Bí ẩn hàng trăm con voi Botswana thiệt mạng

Cuộc sống muôn màu 02/07/2020 - 08:29

Đến giữa tháng 6, số voi chết mới chỉ là 169, nhưng con số này giờ đã tăng hơn gấp đôi.

Nữ Thủ tướng Đan Mạch lại hoãn đám cưới

Nữ Thủ tướng Đan Mạch lại hoãn đám cưới

Cuộc sống muôn màu 30/06/2020 - 11:17

Kế hoạch đám cưới của nữ Thủ tướng Mette Frederiksen lại tiếp tục bị hoãn lần thứ ba chỉ trong vòng chưa đầy một năm vì lịch công cán dày đặc.

Facebook bị tẩy chay, thổi bay 56 tỷ USD vốn hóa

Facebook bị tẩy chay, thổi bay 56 tỷ USD vốn hóa

Cuộc sống muôn màu 30/06/2020 - 06:10

Phong trào “Chấm dứt kỳ thị vì lợi nhuận” do tổ chức Common Sense Media phát động đã lan nhanh ra toàn cầu.

Cây guitar của huyền thoại Kurt Cobain được bán với giá 6 triệu USD

Cây guitar của huyền thoại Kurt Cobain được bán với giá 6 triệu USD

Cuộc sống muôn màu 21/06/2020 - 16:04

Cây đàn guitar hiệu Martin D-18E sản xuất năm 1959 được "chốt" giá 6 triệu USD (khoảng 138 tỷ đồng) trong buổi đấu giá.

Canada điều tra vụ 38/500 chú chó Bull Pháp chết trên chuyến bay

Canada điều tra vụ 38/500 chú chó Bull Pháp chết trên chuyến bay

Cuộc sống muôn màu 21/06/2020 - 15:23

Chó Bull Pháp (French Bulldog) là giống chó quý hiếm, có giá từ 3.000 - 4.000 USD/con tại Canada.

Chú gà trống ‘hiếu sự’ của nước Pháp chết ở tuổi 6

Chú gà trống ‘hiếu sự’ của nước Pháp chết ở tuổi 6

Cuộc sống muôn màu 20/06/2020 - 11:15

Đó là chú gà trống nổi tiếng có tên Maurice với tiếng gáy lớn khác thường, từng trở thành trung tâm của cuộc chiến chia đôi ranh giới thành thị và nông thôn nước Pháp.

Bí ẩn hàng hải: Điều gì khiến tàu bè đi theo vòng tròn?

Bí ẩn hàng hải: Điều gì khiến tàu bè đi theo vòng tròn?1

Cuộc sống muôn màu 20/06/2020 - 09:10

Dường như việc các con tàu di chuyển theo vòng tròn đã trở thành một hiện tượng ngày càng phổ biến và bí ẩn.

Báo động: Thanh niên Mỹ ngày càng chán sex

Báo động: Thanh niên Mỹ ngày càng chán sex

Cuộc sống muôn màu 20/06/2020 - 06:10

Đại dịch Covid-19 khiến nhiều người thất nghiệp, stress và lo sợ lây nhiễm có khả năng làm trầm trọng thêm xu hướng.

Cháu trai hô hấp nhân tạo cho bà bất chấp nguy cơ lây nhiễm Covid-19

Cháu trai hô hấp nhân tạo cho bà bất chấp nguy cơ lây nhiễm Covid-19

Cuộc sống muôn màu 18/06/2020 - 17:37

Hình ảnh cảm động được ghi lại ở Bệnh viện đa khoa Mexico, thành phố Mexico City, khi chàng trai cố gắng hô hấp cho người bà đang bất tỉnh.

Xem thêm
Bài 7: 4 nguyên tắc của Anova

Bài 7: 4 nguyên tắc của Anova

Để bảo vệ đàn heo của mình, Anova đã chủ động áp dụng các biện pháp đảm bảo an toàn sinh học và nâng cao sức đề kháng của vật nuôi.

9 điểm chú ý trong Luật An ninh Hong Kong

9 điểm chú ý trong Luật An ninh Hong Kong

Luật An ninh mới cho Hong Kong đã chính thức có hiệu lực từ 23h ngày 30/6 nhưng đến sáng 1/7 nội dung đầy đủ mới được công bố.

Kiểm soát vũ khí hạt nhân: Chiến trường mới trong cuộc cạnh tranh Mỹ - Trung

Kiểm soát vũ khí hạt nhân: Chiến trường mới trong cuộc cạnh tranh Mỹ - Trung

Giải trừ vũ khí hạt nhân có thể trở thành một mặt trận mới trong sự rạn nứt ngày càng sâu sắc giữa Trung Quốc và Hoa Kỳ.