Le kevlar est un type de plastique à très haute résistance à la traction. Les molécules sont alignées parallèlement les unes aux autres et sont très étroitement liées, ce qui rend le matériau à l’épreuve des balles.

L’homme de l’âge de pierre a utilisé le bois, les feuilles, la pierre, la sève des arbres et le métal (éventuellement) pour leur survie. Nous utilisons des matelas en paille, coton, mousse ou caoutchouc et parfois des ressorts métalliques. Les cadres de lit sont généralement en bois ou en métal. Les oreillers sont composés de plumes, les draps et les housses d’oreillers sont en coton ou en lin, et les couvertures épaisses contiennent des couches de tissu et même des composants électriques à des fins de chauffage. Et c’est tout pour une nuit de sommeil!

Non seulement nous utilisons encore de nombreux matériaux naturels, mais nous utilisons également une large gamme de matériaux synthétiques (artificiels). Les plastiques sont peut-être les plus importants de ces matériaux synthétiques et ont une très large gamme d’applications. Ils sont utilisés pour fabriquer des sacs en polyéthylène, des chaises en plastique, des Tupperware, des bouteilles et des pailles (parmi des milliers d’autres articles), tandis que des plastiques extrêmement résistants comme le Kevlar sont utilisés pour fabriquer des pièces d’avion et des matériaux pare-balles!

Qu’est-ce que le Kevlar ?

Le kevlar, comme mentionné précédemment, est un matériau synthétique fabriqué par une société chimique appelée DuPont. Scientifiquement parlant, le kevlar est essentiellement du poly-para-phénelyne-téréphtalamide.

Structure en Kevlar: De quoi est fait le Kevlar ?

Le kevlar est un polymère, ce qui signifie qu’il a des unités qui se répètent et se lient pour former une molécule beaucoup plus grande. Dans le cas du Kevlar, les unités répétitives forment des chaînes. Ces chaînes s’alignent parallèlement les unes aux autres, tout comme les cristaux liquides (utilisés dans la fabrication des téléviseurs LCD), montrant ce que l’on appelle un comportement nématique. Les chaînes sont réticulées avec des liaisons hydrogène, ce qui donne au matériau sa résistance à la traction très élevée.

Structure moléculaire de base du Kevlar (Crédits photos: cacycle /Wikimedia Commons)

Lorsque le polymère est sous une forme très concentrée et chaude, il est forcé à travers un tamis, ce qui donne naissance à des fibres longues et épaisses qui sont tissées en tapis ou en feuilles super rigides. Ce matériau est maintenant appelé Kevlar.

Une feuille de Kevlar épaisse (Crédits photo: Membeth/Wikimedia Commons)

Le Kevlar a une résistance à la traction d’environ 8 fois supérieure à celle d’un fil d’acier. La résistance à la traction est essentiellement la résistance offerte par un matériau contre une force pour empêcher l’allongement.

Il est également relativement léger pour un matériau si résistant. Il a une très haute résistance à la chaleur (se décompose à environ 450 ℃), et contrairement à la plupart des autres plastiques, il ne fond pas ou même ne se dilate pas lors du chauffage. Il est également très résistant au froid et ne devient pas cassant à très basse température. Il est très résistant à l’abrasion de toute nature.

Le kevlar est disponible en plusieurs types; principalement, il existe différentes qualités de Kevlar dont la qualité varie. Les plus couramment utilisés sont le Kevlar K29 et le Kevlar K49.

À quoi sert le Kevlar ?

Comme prévu, le kevlar est utilisé pour beaucoup de choses. Ses applications industrielles incluent la fabrication de tuyaux, de courroies et de matériaux de renforcement. Il peut également être utilisé pour fabriquer des pièces d’avions, soutenir les coques de navires et renforcer les pneus.

Il est également utilisé dans la fabrication d’équipements sportifs, tels que des coques de canoë, des pièces de voitures de course, des planches à neige, des planches à roulettes et des planches de surf, ainsi que dans la fabrication d’équipements de sécurité tels que des gants et des casques de sport automobile.

Plus célèbre, il est utilisé dans la fabrication de gilets pare-balles, de casques et d’autres équipements militaires légers. Les chaussures d’équitation, les vêtements de lutte contre les incendies, les gilets pare-balles et les coussinets reposent également sur les qualités uniques du Kevlar.

Un gilet en Kevlar (Crédits photos: Wikipedia)

Récemment, une entreprise de vêtements de plein air appelée Vollebak a fabriqué un sweat à capuche en fibres de Kevlar. Le sweat à capuche peut littéralement survivre à des températures extrêmes telles que celles des pôles de Mars ou de la surface de Mercure. Le sweat à capuche est très résistant à l’abrasion et presque indestructible!

Kevlar: Un matériau pare-balles

Ce qui rend les balles si incroyablement dommageables, c’est leur très grande vitesse. Bien sûr, la vitesse varie d’un pistolet à l’autre, mais ils bougent tous assez vite! Les fusils ont des balles avec une vitesse beaucoup plus élevée – et donc une puissance de pénétration plus grande – que les balles tirées avec des revolvers.

Les matériaux pare-balles fonctionnent en absorbant l’énergie cinétique du coup de feu et en le dissipant de sorte que la vitesse de la balle se réduit à presque zéro, ce qui diminue le pouvoir de pénétration et les dégâts causés.

Lorsqu’une balle frappe un gilet en kevlar, elle se coince dans la toile de fibres solides, qui absorbe et dissipe l’énergie, réduisant considérablement l’impact de la balle. Cela se produit parce que les fibres sont alignées si étroitement qu’il faut beaucoup d’énergie pour les séparer. Parfois, le gilet est assez fort pour que les balles qui le frappent deviennent déformées ou pliées.

Évidemment, plus il y a de couches de feuilles de Kevlar, plus le pouvoir d’absorption est grand. Selon le grade de Kevlar utilisé et le nombre de couches, les gilets peuvent plus ou moins être pare-balles.

Ces gilets sont également utilisés comme armure contre les couteaux et les poignards pour des raisons similaires. Un autre avantage supplémentaire est leur poids léger par rapport à leurs homologues en acier, qui étaient autrefois portés par les chevaliers médiévaux.

Le kevlar est évidemment un matériau fantastique, mais il présente certains inconvénients. C’est évidemment très cher, car il est difficile à fabriquer. Pour qu’il soit utilisé de manière plus publique et exhaustive, il faut trouver de nouvelles techniques dans le processus de fabrication pour le rendre moins coûteux. Le kevlar a également une mauvaise propriété de compression, des innovations doivent donc être apportées pour augmenter cet élément de ce matériau. Bien que son plus grand avantage soit sa résistance à la traction très élevée, cela le rend également incapable de flexibilité, ce qui est évidemment très important pour le mouvement lorsqu’il est utilisé pour fabriquer des gilets ou des combinaisons corporelles.

Les découvertes et les inventions continuent de être fait concernant le Kevlar, car c’est un matériau très important et pourrait avoir des applications révolutionnaires. Dans de nombreuses années, vous porterez peut-être des costumes en Kevlar au quotidien simplement parce que vous êtes une personne maladroite qui tombe trop souvent. Votre voiture peut même avoir des pare-chocs protégés en Kevlar.

Maintenant, je vais peut-être prendre de l’avance sur moi-même, mais peut-être qu’un jour nous pourrions jouer en toute sécurité aux autos tamponneuses dans le monde réel!