Vì sao loại dây cáp bện từ sợi tổng hợp lại bền ngang với dây cáp bằng thép?

Nếu ai đó đặt ra câu hỏi dây chão bện từ vật liệu sợi nào thì bền nhất? Người ta sẽ không do dự và trả lời: dây nilong. Nilong là loại sợi tổng hợp rất quen thuộc với mọi người. Người ta thường gặp loại nilong 6 và nilong 66. Sợi nilong có đặc điểm là có cường độ cao, đàn hồi tốt, tính chịu mài mòn tốt. Người ta thường dùng sợi nilong để đan lưới đánh cá, làm dây dù, dệt bít tất có hiệu quả tốt.

Sợi nilong còn được đánh giá "nhỏ hơn tơ nhện, bền hơn sợi thép". Nói như thế không hề khoa trương tí nào: Theo các kết quả đo thử, sợi nilong 66 có cường độ kéo đứt, độ bền còn hơn cả sợi thép thường có cùng kích cỡ. Sau nilong, các nhà khoa học còn tổng hợp được loại sợi có cường độ còn cao hơn cả nilong, đó là sợi "kaiphula" là loại sợi tổng hợp thuộc họ polyamit thơm. Loại sợi tổng hợp này có độ bền kéo đứt gấp 2,8 lần nilong 66, hơn sợi thép 6 - 7 lần mà trọng lượng của sợi chỉ bằng 1/5 trọng lượng sợi thép cùng kích cỡ. Người ta đã tiến hành thí nghiệm và tìm thấy một sợi dây bằng sợi kaiphula cỡ 6 mm có thể treo được một chiếc ô tô nặng 2 tấn.

Quả là đáng kinh ngạc. Do có tính chất đặc biệt như vậy sợi kaipula đã được sử dụng làm vật liệu nhẹ cho ngành hàng không. Người ta đã dùng sợi kaiphula và sợi cacbon trong việc chế tạo thân máy bay Boeing 727 đã làm trọng lượng máy bay giảm đi 1 tấn, nhờ đó lượng dầu tiêu hao giảm được 30%. Kaiphula cũng là vật liệu lý tưởng để chế tạo áo phòng đạn vì vừa có tính đàn hồi tốt, lại vừa nhẹ. Ngày nay loại hợp chất cao phân tử kaiphula được sử dụng rộng rãi vào việc bện dây chão, vật liệu chịu áp lực cao, chế tạo dàn anten rađa, làm vỏ cho động cơ tên lửa…

Sở dĩ nilong và kaiphula bền như vậy là do chúng có cấu trúc bền vững. Trong phân tử sợi polyamit, các gốc amit được nối với nhau thành dây xích nhờ các liên kết hyđro, làm cho lực liên kết giữa các phân tử được tăng cường, nhờ đó bảo đảm độ bền của sợi. Ngoài ra độ bền của sợi cáp bện còn liên quan đến kỹ thuật sợi tơ. Ví dụ sợi nilong được tạo ra nhờ kỹ thuật kéo sợi khi nóng chảy tức là việc kéo sợi được thực hiện sau khi đã làm vật liệu tổng hợp nóng chảy; còn sợi kaiphula lại được kéo sợi từ dung dịch: Hợp chất cao phân tử được hoà tan thành dung dịch bằng dung môi, sau đó việc kéo sợi được thực hiện từ dung dịch thu được. Vì vậy với sợi kaiphula dùng dao cắt cũng rất khó đứt.

Các nhà khoa học còn dự đoán, sau này nếu dùng kỹ thuật kéo sợi mới bằng từ trường thì cường độ sợi tổng hợp có thể tăng lên 1 - 2 lần. Lúc bấy giờ các dây chão, dây thừng mà chúng ta dùng sẽ rất nhỏ, nhẹ; máy bay, tên lửa cũng sẽ nhẹ hơn đi rất nhiều.