Kevlar ist ein Kunststoff mit einer sehr hohen Zugfestigkeit. Die Moleküle sind parallel zueinander ausgerichtet und sehr eng gebunden, wodurch das Material kugelsicher wird.

Steinzeitmenschen verwendeten Holz, Blätter, Stein, Baumsaft und Metall (schließlich) für ihr Überleben. Wir verwenden Matratzen aus Stroh, Baumwolle, Schaumstoff oder Gummi und manchmal Metallfedern. Bettrahmen sind in der Regel aus Holz oder Metall. Kissen bestehen aus Federn, Bettwäsche und Kissenbezüge aus Baumwolle oder Leinen, und dicke Decken enthalten Stoffschichten und sogar elektrische Komponenten für Heizzwecke. Und das ist alles für eine Nacht Schlaf!

Wir verwenden nicht nur noch viele natürliche Materialien, sondern auch eine Vielzahl synthetischer (künstlicher) Materialien. Kunststoffe sind vielleicht die prominentesten dieser synthetischen Materialien und haben ein sehr breites Anwendungsspektrum. Sie werden zur Herstellung von Polyethylenbeuteln, Plastikstühlen, Tupperware, Flaschen und Trinkhalmen (unter Tausenden anderer Artikel) verwendet, während extrem starke Kunststoffe wie Kevlar zur Herstellung von Flugzeugteilen und kugelsicheren Materialien verwendet werden!

Was ist Kevlar?

Kevlar ist, wie bereits erwähnt, ein synthetisches Material, das von einem Chemieunternehmen namens DuPont hergestellt wird. Wissenschaftlich gesehen ist Kevlar im Grunde Poly-Para-Phenelin-Terephthalamid.

Kevlar-Struktur: Woraus besteht Kevlar?

Kevlar ist ein Polymer, was bedeutet, dass es Einheiten hat, die sich wiederholen und miteinander verbunden sind, um ein viel größeres Molekül zu bilden. Im Falle von Kevlar bilden die Wiederholungseinheiten Ketten. Diese Ketten richten sich parallel zueinander aus, genau wie Flüssigkristalle (die bei der Herstellung von LCD-Fernsehern verwendet werden) und zeigen ein sogenanntes nematisches Verhalten. Die Ketten sind mit Wasserstoffbrückenbindungen vernetzt, was dem Material seine super hohe Zugfestigkeit verleiht.

Grundlegende molekulare Struktur von Kevlar (Bildnachweis: cacycle / Wikimedia Commons)

Wenn das Polymer in einer sehr und heißen konzentrierten Form vorliegt, wird es durch ein Sieb gedrückt, wodurch lange und dicke Fasern entstehen, die zu supersteifen Matten oder Platten gewebt werden. Dieses Material wird jetzt Kevlar genannt.

EINE dicke Kevlar blatt (Bild Credits: Membeth/Wikimedia Commons)

Kevlar hat eine zug festigkeit von über 8 mal mehr als die von einem stahl draht. Zugfestigkeit ist im Grunde der Widerstand, den ein Material gegen eine Kraft bietet, um Dehnung zu verhindern.

Es ist auch relativ leicht für ein Material, das so stark ist. Es hat eine sehr hohe Wärmebeständigkeit (zersetzt sich bei etwa 450 ℃) und schmilzt im Gegensatz zu den meisten anderen Kunststoffen beim Erhitzen nicht oder dehnt sich nicht aus. Es ist auch sehr kältebeständig und wird bei sehr niedrigen Temperaturen nicht spröde. Es ist sehr widerstandsfähig gegen Abrieb jeglicher Art.

Kevlar gibt es in vielen Arten; Hauptsächlich gibt es verschiedene Arten von Kevlar, die sich in der Qualität unterscheiden. Die am häufigsten verwendeten sind Kevlar K29 und Kevlar K49.

Wofür wird Kevlar verwendet?

Wie erwartet wird Kevlar für viele Dinge verwendet. Zu den industriellen Anwendungen gehören die Herstellung von Schläuchen, Bändern und Verstärkungsmaterialien. Es kann auch verwendet werden, um Teile von Flugzeugen herzustellen, Schiffsrümpfe zu stützen und Reifen zu verstärken.

Es wird auch bei der Herstellung von Sportgeräten wie Kanurümpfen, Rennwagenteilen, Snowboards, Skateboards und Surfbrettern sowie bei der Herstellung von Sicherheitsausrüstung wie Handschuhen und Motorsporthelmen verwendet.

Am bekanntesten ist es bei der Herstellung von kugelsicheren Westen, Helmen und anderen leichten militärischen Geräten. Reitschuhe, Feuerwehrbekleidung, Körperschutz und Körperpolster verlassen sich ebenfalls auf die einzigartigen Eigenschaften von Kevlar.

Eine Kevlar-Weste (Bildnachweis: Wikipedia)

Vor kurzem hat ein Outdoor-Bekleidungsunternehmen namens Vollebak einen Hoodie aus Kevlarfasern hergestellt. Der Hoodie kann buchstäblich extreme Temperaturen wie die an den Polen des Mars oder der Oberfläche des Merkur überleben. Der Hoodie ist sehr abriebfest und nahezu unverwüstlich!

Kevlar: Ein kugelsicheres Material

Was Kugeln so unglaublich schädlich macht, ist ihre sehr hohe Geschwindigkeit. Natürlich reicht die Geschwindigkeit von Waffe zu Waffe, aber sie bewegen sich alle ziemlich schnell! Gewehre haben Kugeln mit einer viel höheren Geschwindigkeit – und damit mehr Durchschlagskraft – als Kugeln aus Revolvern.

Kugelsichere Materialien absorbieren die kinetische Energie des abgefeuerten Schusses und leiten sie ab, so dass die Geschwindigkeit der Kugel auf nahezu Null sinkt, was die Durchschlagskraft und den verursachten Schaden verringert.

Wenn eine Kugel auf eine Kevlar-Weste trifft, verfängt sie sich im Netz starker Fasern, die die Energie absorbieren und ableiten, wodurch der Aufprall der Kugel drastisch reduziert wird. Dies geschieht, weil die Fasern so eng aneinandergereiht sind, dass es viel Energie erfordert, sie zu trennen. Manchmal ist die Weste stark genug, um die Kugeln, die sie treffen, verzerrt oder verbogen zu machen.

Je mehr Schichten Kevlar-Platten vorhanden sind, desto größer ist natürlich die Absorptionskraft. Abhängig von der verwendeten Kevlar-Qualität und der Anzahl der Schichten können Westen mehr oder weniger kugelsicher gemacht werden.

Diese Westen werden aus ähnlichen Gründen auch als Rüstung gegen Messer und Dolche verwendet. Ein weiterer Vorteil ist ihr geringes Gewicht im Vergleich zu ihren Stahlgegenstücken, die einst von mittelalterlichen Rittern getragen wurden.

Kevlar ist offensichtlich ein fantastisches Material, aber es hat gewisse Nachteile. Es ist offensichtlich sehr teuer, da es schwierig zu machen ist. Damit es öffentlicher und umfassender genutzt werden kann, müssen neue Techniken im Herstellungsprozess gefunden werden, um es kostengünstiger zu machen. Kevlar hat auch eine schlechte Druckeigenschaft, daher müssen Innovationen durchgeführt werden, um dieses Element dieses Materials zu erhöhen. Obwohl sein größter Vorteil seine superhohe Zugfestigkeit ist, ist es dadurch auch unfähig zur Flexibilität, was offensichtlich sehr wichtig für die Bewegung ist, wenn es zur Herstellung von Westen oder Körperanzügen verwendet wird.

Entdeckungen und Erfindungen werden weiterhin in Bezug auf Kevlar gemacht, da es ein sehr wichtiges Material und könnte bahnbrechende Anwendungen haben. In vielen Jahren tragen Sie möglicherweise täglich Kevlar-Anzüge, nur weil Sie eine ungeschickte Person sind, die zu oft umfällt. Ihr Auto kann sogar Kevlar-geschützte Stoßstangen haben.

Jetzt komme ich vielleicht vor mir selbst, aber vielleicht könnten wir eines Tages sicher Autoscooter in der realen Welt spielen!