“Hãy cho tôi một điểm tựa, tôi sẽ nhấc bổng trái đất lên” là câu nói nổi tiếng của Archimedes (287-212 trước Công Nguyên). Ổng là một nhà toán học, nhà vật lý, nhà phát minh huyền thoại người Hy Lạp. Hình của Archimedes được in ở mặt trước của Huy chương Fields, giải thưởng danh giá được coi là “Nobel Toán học” (vì giải Nobel không bao gồm lĩnh vực toán học), được Hiệp hội Toán học quốc tế (IMU: International Mathematical Union) trao 4 năm một lần cho những nhà nghiên cứu nổi bật.
Ơ-rê-ca (Eureka, nghĩa tiếng Việt là “tìm ra rồi”) là một giai thoại nổi tiếng về cách ra đời của “lực đẩy Archimedes” và của mục.. này.
Có những món đồ chỉ được nhớ tới khi chúng hư hại. O-ring, tức gioăng cao su, vòng đệm làm kín các khớp nối hình chữ O, là một trong số đó. Những vòng cao su nhỏ nằm sâu trong vòi nước, bình giữ nhiệt, máy bơm hay động cơ gần như chẳng ai để ý, cho tới ngày nước bắt đầu nhỏ giọt, dầu thấm ra ngoài hoặc một hệ thống khổng lồ mất áp suất chỉ vì cái gioăng nhỏ bé.
Thực ra, con người đã tìm cách làm kín các mối nối từ rất lâu. Những loại vòng hoặc tấm đệm làm kín đã được sử dụng từ thời máy hơi nước và Cách mạng Công nghiệp. Nhưng O-ring có hình dáng và lịch sử rõ ràng hơn.
Bằng sáng chế O-ring đầu tiên thường được ghi nhận cho J.O. Lundberg tại Thụy Điển năm 1896. Dầu vậy, tên tuổi gắn liền với O-ring thực dụng với người hiện đại là thợ máy gốc Đan Mạch Niels Christensen. Năm 1937, ở tuổi 72, ông ghi danh bằng sáng chế tại Hoa Kỳ cho thứ có thể trị dứt chứng rỉ dầu ở hệ thống thắng xe. Hình dạng là một vòng đàn hồi hình donut nằm lọt thỏm trong rãnh kim loại; khi bị ép giữa hai bề mặt, nó biến dạng và bịt kín đường rò của chất lỏng hoặc khí. Bằng số 2,180,795 của Hoa Kỳ được cấp cho Christensen năm 1939.
Ưu điểm của O-ring là ít chi tiết, rẻ, dễ thay và có thể dùng cả ở mối nối đứng yên lẫn bộ phận chuyển động. Từ vòi nước trong nhà, nắp bình giữ nhiệt, bơm và hệ thống thắng cho tới máy bay, thiết bị thủy lực và máy móc công nghiệp, nguyên lý ấy gần như không thay đổi. Trong Thế chiến II, chánh phủ Mỹ trả $75,000 để lấy giấy phép sử dụng sáng chế của Christensen trên máy bay, và O-ring nhanh chóng được dùng rộng rãi trong các hệ thống thủy lực quân sự.
Nhưng cao su có một tử huyệt: nhiệt độ thấp có thể khiến nó cứng hơn và phản ứng chậm. Thảm họa phi thuyền Challenger năm 1986 phơi bày hậu quả khủng khiếp của điều đó, dẫn tới tai nạn làm bảy phi hành gia thiệt mạng.
Do đó, tuy hình dáng gần như không đổi, vật liệu và cách sử dụng O-ring liên tục được cải tiến. Từ thập niên 1950, các loại cao su chịu nhiệt và hóa chất tốt hơn mở rộng phạm vi sử dụng trong hàng không, không gian và kỹ nghệ. Năm 1971, SAE ban hành tiêu chuẩn AS568 để thống nhất kích thước, tiết diện, dung sai và mã O-ring. Tiêu chuẩn hiện có là AS568F, được tái xác nhận tháng 1-2026. Sau Challenger, NASA cũng thiết kế lại khớp nối, thêm O-ring thứ ba làm hàng rào nhiệt, bộ gia nhiệt, chốt dài hơn cùng cơ cấu hạn chế biến dạng của khớp nối. Năm 2026, các hãng sản xuất đang phát triển những loại cao su có dấu chân carbon thấp hơn; ron đệm thân thiện môi trường…
Và trong tương lai gần, O-ring vẫn là người hùng thầm lặng sau những cỗ máy khổng lồ, góp phần đưa nhân loại
Niels Christensen
