در اسطوره‌های قدیمی «اسفندیار» ایرانی با شست‌وشو در چشمه مقدس و «زیگفرید» قهرمان افسانه‌ای اساطیر نروژ با غوطه‌ور شدن در خون اژدها روئین‌تن شدند اما در عالم واقع نه خبری از چشمه مقدس است و نه خون اژدها که بتوان روئین‌تن شد.

انسان در عصر مدرن، خود را با رشته‌های کربن روئین‌تن کرده است.

*«کولار»، از لاستیک خودروها تا جلیقه ضدگلوله

سپرهای محافظتی مدرن که ما امروز آنها را به نام جلیقه‌های ضد گلوله می‌شناسیم، محصول تلاش گروهی از شیمیدانان آمریکایی به رهبری «استفانی اولک» در آزمایشگاه‌های شرکت «دوپونت» بود.

این پژوهش‌ها که در ابتدا با هدف ابداع الیافی سبک و محکم به منظور تولید تایر‌های رادیال سبک‌تر برای خودروهای سواری آغاز شده بود، منجر به کشف ماده‌ای جدید متشکل از ترکیبات حلقوی عالی کربن، اکسیژن و نیتروژن با نام تجاری «کولار» شد.

«کولار» با داشتن دانسیته و خاصیت کشسانی فوق‌العاده بالا که به 5 برابر فولاد می‌رسد، گزینه‌ای مناسب برای تولید سپرهای حفاظتی قابل حمل توسط فرد شناخته شد.

به این ترتیب و از سال 1970 با تولید تجاری «جلیقه‌های ضد گلوله» که اولین کاربرد عملی آن در بین نیروهای ویژه پلیس آمریکا موسوم به «S.W.A.T» بود، نبرد زره و گلوله مغلوبه شد.

وزن یک جلیقه ضد گلوله می‌تواند به 20 کیلو برسد

*تحرک و وزن بالا، چشم اسفندیار جلیقه‌های ضدگلوله

البته در این میان، پیروزی نهایی هیچ گاه یا زره نبوده است و با به میدان آمدن گلوله‌هایی با مرمی از جنس تفلون و با ضریب اصطکاک صفر که توانایی باز کردن مسیری از بین لایه‌های کولار را داراست و همچنین گلوله‌هایی با هسته  فلزی تنگستن-کاربید و اورانیوم 238 که قابلیت تمرکز شدید انرژی گلوله در یک نقطه را فراهم می‌کند، ناتوانی جلیقه‌های ضدگلوله عیان شد.

در این میان تولید جلیقه‌هایی ضد گلوله با پولک‌هایی به شکل فلس‌های ماهی از جنس اکسید منیزیوم و یا تیتانیوم تا حدودی کفه ترازو را به نفع دو طرف متعادل کرد، اما عدم انعطاف‌ناپذیری و وزن بالا هنوز از نقاط ضعف اصلی این سپرهای حفاظتی به شمار می‌آیند.

* «زره مایع» پاسخی به نیازهای نیروهای مسلح در قرن بیست‌ویکم

شاید وزن یازده تا 30 کیلویی یک جلیقه ضد گلوله در وهله اول با توجه به حفاظت اندام‌های حیاتی در مقابل شلیک گلوله چندان به چشم نیاید، اما با احتساب وزن جنگ‌افزار،مهمات،‌جیره غذایی و سایر تجهیزات که یک سرباز قرن بیست و یکم باید با خود حمل می‌کند، حتی یک کیلوگرم بار اضافه هم می‌تواند، در تحرک‌ نیروی پیاده تأثیرگذار باشد.

از سوی دیگر عدم انعطاف‌پذیری رشته‌های کولار سبب شده است تا تولید پوشش حفاظتی از پاها، مفاصل و دستان نیروها با مقاومت مؤثر امکانپذیر نباشد. جدیدترین پاسخ دانشمندان دفاعی به این نیاز نیروهای مسلح «زره مایع» است.

نمایی از سربازان آینده پیاده نظام ارتش آمریکا مجهز به زره مایع

*نامی گمراه کننده برای یک حفاظ

«زره مایع» شاید در ابتدای گمراه کننده به نظر برسد، چرا که مایعات در تعاریف مرسوم به عنوان اجسام سخت و غیرقابل شکل‌پذیری شناخته نمی‌شوند.

«زره مایع» نتیجه پژوهش‌های 3 ساله «نورمن واگنر» استاد دانشگاه دلاویر و «اریک وتزل» دانشمند ارشد ارتش آمریکا است.

کارفرمای مستقیم این پروژه آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی زمینی آمریکا در اوبردین است. ابداع «زره مایع» توانست برای این دو دانشمند و تیم آنان جایز «siple» که بالاترین جایزه ارتش آمریکا برای دستاوردهای علمی است را در سال 2002 در کنفرانس علوم نیروهای مسلح این کشور به ارمغان بیاورد.

* «STF» قلب مفهومی زره مایع

بنیادی‌ترین ابداع صورت گرفته درباره «زره مایع» بحث «STF» یا «Shear-thickening fluid» است.

این مفهوم به مایعاتی اشاره می‌کند که برای هر گونه فشار و تنش به شدت مقاومت می‌کند. این مایعات خصوصیاتی فیزیکی همانند یک مایع همچون شکل پذری را دارند ولی به محض مواجه با یک فشار در عرض چند میلی‌ تبدیل به جسم سخت می‌شود و به محض برداشته شدن فشار به حالت قبلی باز می‌گردد.

شاید رایج‌ترین تجربه از چنین مایعاتی در زندگی مادی ترکیب آب و آرد ذرت  در حالت اشباع آن باشد.

آرایش مولکول یک مایع با خاصیت STF قبل و پس از ضربه

*علم نانو هم وارد میدان میدان می‌شود

در زره مایع یک مایع کلوییدی متشکل از ذرات ریز معلق در مایع با ضربه ناگهانی یک گلوله و یا جسم سخت به دلیل نیروی دافعه بین آنها به سرعت تبدیل به یک جسم سخت توده‌ای شکل می‌شوند.

در نمونه‌های تجاری تولید شده مایع مورد استفاده «پلی‌اتیلن گلایکول» و ذرات معلق ماده معدنی «سلیس» یا همان شن و ماسه می‌باشد.

ذرات سیلیس باید تنها چند نانومتر قطر داشته باشد، از این رو تولید این مایع متضمن بهره‌گیری قابل توجه از دانش نانو است.

*روس ها هم به سراغ زره مایع رفته‌اند

برای تهیه جلیقه‌های سبک‌تر، لایه‌های کولار را در بخار مایع موردنظر حرارت می‌دهند،تا این مایع به میان لایه‌های کولار نفوذ کند.

در این روش تنها 4 لایه کولار می‌توانند مقاومتی به اندازه 14 لایه کولار در جلیقه‌های ضد گلوله داشته باشند.

استفاده از چنین تکنولوژی علاوه بر کاهش وزن می‌تواند پارچه‌های ضد گلوله با توان مقاومتی بالا را تحقق بخشد.

نمونه تولید شده توسط شرکت BAE سیستمز نزدیک به 50 درصد سبک‌تر از جلیقه‌های ضد گلوله قبلی است.

البته نمونه دیگری از چنین جلیقه‌هایی توسط شرکت‌های روسی تولید شده است که در نمایشگاه صنایع دفاعی مسکو در سال 2008 به نمایش در آمد.

*آهن جای سیلیس را می‌گیرد

نمونه دیگری از این فناوری که به شدت مورد علاقه فرماندهان عملیات ویژه آمریکا (USSOCOM) قرار گرفته است، استفاده از ذرات فلزی به جای ذرات سیلیس است.

در این فناوری که از سال 2002 و تحت نظر پرفسور «گرت مک‌نیکلی» در انستیتو تحقیقاتی دانشگاه ماساچوست پیگیری می‌شود، ذرات معلق آهن با قطر 3 تا 10 میکرون در داخل روغنی ویژه شناور هستند.

در صورت برخورد هر گلوله فلزی یا جسم فولادی  ذرات شناور در فاصله زمانی بیست هزارم ثانیه به دلیل خاصیت مغناطیسی متراکم شده و تبدیل به جسمی سخت می‌شوند.

از آنجا که ایجاد خاصیت آهن‌ربایی مستلزم ایجاد تجهیزات اضافه در جلیقه ضدگلوله است، این فناوری هنوز در مراحل اولیه قرار دارد.

ریز ذره‌های آهن قبل و پس از ضربه

*زره مایع به کمک خوردوها می‌آید

استفاده از زره مایع علاوه بر استفاده در جلیقه های ضدگلوله می‌تواند در تجهیزات فاقد حفاظت زرهی همچون خودروهای سبک به صورت موضعی به کار برود.

استفاده از این فناوری زمانی مورد توجه آمریکایی ها قرار گرفت که بخش اعظم تلفات نیروهای آمریکایی در جریان نبردهای شهری در عراق در اثر برخورد گلوله هایی با کالیبر بالا رخ داد.

این محلول ها در حالت خمیری شکل بر روی نقاط حساس خودورها کشیده می شود تا بر استحکام آنان افزوده شود.

*زره مایع؛‌ حفاظ رویین تن سربازان ایران در قرن بیست و یکم

با اعلام رسمی دستیابی ایران به این فناوری از سوی امیر احمدرضا پوردستان، کشورمان جزو معدود کشورهای صاحب این فناوری در دنیا قرار گرفت.

طبق سخنان فرمانده نیروی زمینی ارتش، استفاده از این نوع فناوری می‌تواند وزن جلیقه‌های ضد گلوله را تا یک دهم کاهش دهد که در تحرک نیروها عاملی بسیار مهم است.

از سوی دیگر استفاده از این محصول به شکل خمیر بر روی نقاط حساس خوردوها کمک شایان توجهی به حفظ جان نفرات حامل در مواقع لزوم می‌کند.

تحقیقات مرتبط با توسعه این محصول در داخل کشور توسط سازمان جهاد خودکفایی نیروی زمینی ارتش انجام شده و تولید انبوه آن نیز توسط وزارت دفاع انجام خواهد شد.