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.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вакцина должна храниться в специальных холодильниках с температурой -18C
Как вы, наверное, знаете, с декабря в России проводится вакцинация от COVID-19, или новой коронавирусной инфекции. Старт кампании по прививанию населения состоялся
Ученые сделали большой шаг к созданию искусственной древесины
Ученые уже умеют создавать искусственное мясо, благодаря которому в будущем люди будут убивать меньше животных. Но искусственной древесины до сих
Бронзовые ребра использовались в качестве денег так же, как и бронзовые топоры и кольца
Деньги в своем современном виде появились только в VII веке до нашей эры. Сначала люди пользовались монетами из дорогих металлов, а потом в об
Самки богомолов откусывают голову самцам не всегда, потому что те умеют давать отпор
На территории Европы, Египта и многих других стран можно повстречать одних из самых необычных насекомых богомолов. Многим людям они извест
А вы знали, что группы крови существуют не только у людей, но и у животных?
Если все, что вы знаете о крови, это то, что она красная, пора наверстать упущенное. Кровь, как известно, состоит из множества различных компонентов. В ее составе е
Веганская диета вредна для детей и ученые это уже доказали
По данным за 2018 год, на нашей планете живет около 7,594 миллиарда человек. Примерно 950 миллионов из них придерживаются веганской диеты, то есть они не едят пищу животного п
Кадр из сериала «Черное зеркало», эпизод Playtest.
В одной из серий мультсериала «Рик и Морти» один из главных героев, будучи похищенным инопланетянами, попадает в ультра-высокотехнологичную компьютерную симуляцию и не замечает этого, продолжа
Законы квантовой механики описывают поведение элементарных частиц.
2020 год запомнится миру не только как год, побивший все мыслимые и немыслимые температурные рекорды, но и как период человеческой истории, в ходе которого было дока
Законы квантовой механики описывают поведение элементарных частиц.
2020 год запомнится миру не только как год, побивший все мыслимые и немыслимые температурные рекорды, но и как период человеческой истории, в ходе которого было дока
Новое исследование американских физиков-теоретиков может перевернуть все, что мы знаем о Вселенной.
Вселенная состоит из скоплений миллиардов галактик, соединенных между собой в единую сеть космическую паутину. Но как она устроена на
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
По мнению некоторых ученых, черные дыры могут быть отличным способом путешествий по бескрайней Вселенной.
Вселенная полна загадок. Возьмем, к примеру, черные дыры область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько
Некоторые усилители вкуса представляют угрозу для здоровья.
Вкус наименее понятное из пяти чувств. В человеческом организме нет ни одного органа, химического рецептора или нейрона, который бы отвечал исключительно за расшифровку молекул и сое
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
В том, что вейпы наносят вред человеческому организму, нет ничего удивительного. Но какой именно вред ни наносят?
Сегодня многие люди отказываются от сигарет и переходят на так называемые вейпы. Вместо табачного дыма они вдыхают в
Слайм был изобретен в 1976 году и до сих пор популярен
В 1976 году американская компания Mattel выпустила в продажу необычную игрушку слайм, которая в России до сих пор известна как лизун. По своей сути, это вязкий материал, котор
Гипотеза о возможности переноса живых организмов или их зародышей через космическое пространство называется панспермией. Недавно ученые нашли предшественника пребиотической химии в трех метеоритах.
Как появилась жизнь на нашей планете?
Домашняя пыль может стать не только причиной аллергии, но и привести к бесплодию
Прямо сейчас вокруг вас летают миллионы частиц пыли диаметром примерно с толщину человеческого волоса. Некоторые люди считают, что пылью является отмер
