Cверхпрочный кевлар известен своим применением в бронежилетах и автомобильной промышленности. Применяется в промышленном произведстве начиная с 1971 года.
Природа богата удивительными материалами. Возьмем, к примеру, дерево: этот материал настолько прочный и универсальный, что его можно использовать практически для всего на свете от изготовления бумаги до строительства домов. Еще есть шерсть, которая позволяет животным сохранять тепло при минусовых температурах и кожа материал, способный к восстановлению после повреждений всего за несколько дней. Однако, какими бы невероятными ни были эти материалы, они далеко не идеальны и не подходят для универсального применения. Но есть ли материал, которым мы пользуемся ежедневно? Прочный синтетический материал с красивым названием кевлар, часто описывают как материал «в пять раз прочнее стали при равном весе». Интересно, что применяется кевлар как в изготовлении лодок, тетивы для лука, так и в автомобильной промышленности. В этой статье поговорим о кевларе и причинах, по которым он настолько прочный.
По сути, кевлар это сверхпрочный пластик. В мире существуют буквально сотни синтетических пластмасс, изготовленных путем полимеризации химическего процесса образования высокомолекулярных соединений (полимеров) из низкомолекулярных (мономеров), которые обладают совершенно разными свойствами. Что же до кевлара, то его удивительные свойства частично объясняются его внутренней структурой и тем, что он сделан из волокон, которые плотно связаны друг с другом.
Отметим, что кевлар запатентованный материал, производимый
только химической компанией DuPont
,
поставляется в двух основных разновидностях под названием
кевлар 29 и кевлар 49 (другие
разновидности изготавливаются для специального применения). По
своей химической структуре кевлар напоминает другой универсальный
защитный материал номекс.
Кевлар и номекс это примеры химических веществ, называемых синтетическими ароматическими полиамидами или арамидами для краткости. Эти синтетические материалы изготавливаются в химической лаборатории (в отличие от натуральных тканей, например хлопка или шерсти). Как и номекс, кевлар является дальним родственником нейлона, первого коммерчески успешного «суперполиамида», разработанного компанией DuPont в 1930-х годах.
Ну чем не перчатка бесконечности? На фото защитные перчатки из кевлара от Dupon.
Кевлар был открыт в 1964 голу американским химиком Стфани Кволек (1923-2014). Патент на изобретение кевлара Кволек получила вместе с Полом Морганом в 1966, а начиная с 1971 года кевлар активно применяется в промышленном производстве. Несмотря на то, что изначально кевлар был разработан как легкая замена стальных креплений в автомобильных шинах, сегодня он известен во всем мире благодаря использованию бронежилетов и защитных перчаток.
Как уже упоминалось выше, кевлар примерно в пять раз прочнее стали, при этом он относительно легкий. Интересно и то, что в отличие от большинства пластмасс кевлар не плавится: материал выдерживает высокие температуры и разлагается только при температуре около 450C. В отличие от своего родственного материала номекс, кевлар может воспламеняться, но горение обычно прекращается, если убрать источник тепла. Очень низкие температуры не оказывают никакого влияния на кевлар: представители компании Dupon не обнаружили «никакого охрупчивания или деградации материала» вплоть до температуры -196C.
Как и другие пластмассы, длительное воздействие ультрафиолетового света (например, при солнечном свете) вызывает обесцвечивание и некоторую деградацию волокон кевлара. Этот материал может противостоять атакам различных химических веществ, хотя длительное воздействие сильных кислот со временем может его разрушить.
Кевлар выпускают в виде: технических нитей; пряжи; ровинга; тканей.
Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира
науки и технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram
чтобы не пропустить ничего интересного!
Вы, вероятно, знаете, что натуральные материалы, такие как шерсть и хлопок, должны быть скручены в волокна, прежде чем превратиться в полезные текстильные изделия. То же самое верно и для искусственных волокон, таких как нейлон, кевлар и номекс.
Существует два основных этапа изготовления кевлара. Первый связан непосредственно с химией сначала необходимо произвести основной пластик, из которого сделан кевлар (химическое вещество под названием поли-пара-фенилен терефталамид). Непосредственное превращение химического продукта в более полезный, практичный и прочный материал происходит в ходе второго, заключительного этапа производства.
В настоящее время более 80% кевлара в мире производится на заводе Честерфилда в Спруэнсе. Синтетическое волокно наматывается на катушки, как показано здесь, а затем превращается в другие продукты.
С помощью сложного процесса горячий и вязкий раствор поли-пара-фенилен терефталамида пропускается через фильеру (металлический формовщик, немного похожий на сито). В результате получаются длинные, тонкие, прочные и жесткие волокна, которые наматываются на барабаны. Затем волокна разрезаются по длине и сплетаются в жесткий коврик, известный нам как кевлар.
Читайте также:
Из каких материалов можно строить дома на Марсе?
Кевлар может использоваться сам по себе или в сочетании с другими материалами для придания им дополнительной прочности. Широкую известность этот материал получил, вероятно, благодаря его использованию в пуленепробиваемых бронежилетах и передаче «Разрушители легенд», но у него есть десятки других применений. Так как изначальной целью разработчиков было создание легкого прочного волокна, которое можно было бы использовать при производстве шин, сегодня кевлар используется в автомобильной промышленности, но не только. Известно его применение при производстве лодок, самолетов и даже в строительной отрасли, хотя и не является основным конструкционным и строительным материалом.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ягненок с растущей из головы пятой ногой
Австралийский фермер Сэм Кершнер (Sam Kuerschner) на протяжении многих лет занимается разведением овец для последующей стрижки и получения шерсти. В его нелегком деле редко происходит что-то
Ученые успешно испытали препарат для омоложения организма
Старение является естественным биологическим процессом, в результате которого происходит деградация организма. Он сказывается не только на внешности человека, но и работе его органов. В резуль
Ученые опровергли версию о том, что в атмосфере Венеры могут жить бактерии
Ученые все больше приходят к выводу, что появление на Земле условий для зарождения жизни это невероятное стечение обстоятельств. Поэтому на соседних планетах с жизнью не сл
Космический зонд «Люси» поможет ученым раскрыть тайны Солнечной системы
Американский космический зонд Lucy стартовал 16 сентября с мыса Канаверал на ракете Atlas-V. Космический корабль отправлен в космос, чтобы исследовать группу астероидов, котор
Ученые предупреждают о большой опасности, которую может вызвать четвертая волна коронавируса одновременно с эпидемией гриппа
С приходом осени в России и всем остальном Северном полушарии начинается сезон простуд и гриппа, что является обычной с
ТОП 10 Telegram каналов, которые вам обязательно надо посетить
У меня есть одна давняя привычка когда делаю небольшой перерыв в работе, к примеру, чтобы взбодриться чашечкой крепкого кофе или зеленого чая, люблю быстро полистать новости или про
Физики сделали первое в истории изображение кристалла Вигнера странного материала с ячеистым рисунком внутри другого материала, полностью состоящего из электронов.
Наша планета удивительна. Жизнь на ней настолько разнообразна, что существует мно
Черная дыра область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что даже фотоны не света не могут ее покинуть.
Миром правят идеи. Яблоко, упавшее на голову Исаака Ньютона, навело его на мысль о создании теор
0
5 октября Нобелевский комитет определил лауреатов премии 2021 года
по физике.
Каждый год СМИ сообщают о вручении той или иной Нобелевской премии в одной из пяти научных областей. Эти новости (знаю по себе) обычно остаются незамече
Теория Большого взрыва гласит, что Вселенная возникла из одной невообразимо горячей и плотной точки под названием сингулярность более 13 миллиардов лет назад. Это произошло не в уже существующем пространстве. Скорее, это инициировало расширение и охлаждение
Кристалл времени новая фаза материи, которую физики пытались реализовать в течение многих лет
О чем вы думаете когда слышите о кристаллах времени? Мне сразу представляется что-то наподобие тессеракта из мультивселенной Марвел
Согласно Многомировой интерпретации квантовой механики, существует множество миров, расположившихся параллельно в том же пространстве и времени, что и наш с вами дом
Ну что, поговорим немного о квантовой механике? Согласна, довольно сложн
Один из кубиков нацистского урана
Во времена Второй мировой войны нацисты пытались разработать первую в мире ядерную бомбу. Известно, что в их распоряжении было около 1000 необходимых для создания оружия кубиков урана. Размер их г
Пестициды вредят окружающей среде и ученые хотят сделать их безопасными
Некоторые виды насекомых сильно вредят сельскому хозяйству, поедая растения и распространяя приводящие к их гибели заболевания. В 2018 году американские учен
Химия окружает нас повсюду, а ученые,
наконец, обнаружили недостающие молекулы
Едва ли большинство из нас часто задумывается о том, какие молекулы составляют все вокруг нас и в том числе во Вселенной. Между тем, по мере того как мы
Современный асфальт разрушается быстрее старого, но почему?
Сегодня большинство автомобильных дорог и тротуаров покрыты асфальтом и это явно один из самых распространенных строительных материалов в мире. Благодаря ровному асфальт
Существует жидкость, от запаха которого всех начинает тошнить
Тиоацетон считается одним из самых опасных веществ в мире. Он не может стать причиной взрыва или отравления, однако способен вызывать у людей приступ рвоты или даже по
Вместо сахара в диетических продуктах используется сахароза. Безопасна ли она?
В 1879 году профессор Константин Фальберг проводил химические эксперименты в своей лаборатории. Он заметил, что при смешивании определенных ингредиентов н
