Il kevlar è un tipo di plastica con una resistenza alla trazione molto elevata. Le molecole sono allineate parallele l’una all’altra e sono legate molto strettamente, rendendo il materiale antiproiettile.

Stone Age man usava legno, foglie, pietra, linfa degli alberi e metallo (alla fine) per la loro sopravvivenza. Usiamo materassi fatti di paglia, cotone, schiuma o gomma e talvolta molle metalliche. I telai del letto sono tipicamente in legno o metallo. I cuscini sono composti da piume, lenzuola e cuscini sono in cotone o lino, e coperte spesse contengono strati di stoffa e persino componenti elettrici per il riscaldamento. E questo è tutto per una notte di sonno!

Non solo usiamo ancora molti materiali naturali, ma usiamo anche una vasta gamma di materiali sintetici (artificiali). La plastica è forse il più importante di questi materiali sintetici e ha una gamma molto ampia di applicazioni. Sono usati per fare le borse del politene, le sedie di plastica, il Tupperware, le bottiglie e le cannucce (fra migliaia di altri oggetti), mentre le materie plastiche estremamente forti come Kevlar sono usate per fare le parti degli aerei ed i materiali a prova di proiettile!

Che cos’è il Kevlar?

Il kevlar, come accennato in precedenza, è un materiale sintetico prodotto da un’azienda chimica chiamata DuPont. Scientificamente parlando, il Kevlar è fondamentalmente poli-para-fenelyne-tereftalamide.

Struttura in Kevlar: di cosa è fatto il Kevlar?

Il kevlar è un polimero, il che significa che ha unità che si ripetono e si legano insieme per formare una molecola molto più grande. Nel caso del Kevlar, le unità ripetute formano catene. Queste catene si allineano parallele l’una all’altra da sole, proprio come i cristalli liquidi (usati nella realizzazione di televisori LCD), mostrando ciò che è noto come comportamento nematico. Le catene sono reticolate con legami idrogeno, che è ciò che conferisce al materiale la sua eccellente resistenza alla trazione.

Struttura molecolare di base del Kevlar (Crediti fotografici: cacycle/Wikimedia Commons)

Quando il polimero è in una forma concentrata molto calda, viene forzato attraverso un setaccio, che dà origine a fibre lunghe e spesse che vengono tessute in stuoie o fogli super-rigidi. Questo materiale è ora chiamato Kevlar.

Un foglio di Kevlar spesso (Crediti foto: Membeth/Wikimedia Commons)

Il kevlar ha una resistenza alla trazione di circa 8 volte superiore a quella di un filo di acciaio. La resistenza alla trazione è fondamentalmente la resistenza offerta da un materiale contro una forza per prevenire l’allungamento.

È anche relativamente leggero per un materiale così forte. Ha una resistenza molto elevata al calore (si decompone a circa 450℃) e, a differenza della maggior parte delle altre materie plastiche, non si scioglie o addirittura si espande al riscaldamento. È anche altamente resistente al freddo e non diventa fragile a temperature molto basse. È altamente resistente all’abrasione di qualsiasi tipo.

Il kevlar è disponibile in molti tipi; principalmente, ci sono diversi gradi di Kevlar che variano in qualità. I più comunemente usati sono Kevlar K29 e Kevlar K49.

Per che cosa si usa il Kevlar?

Come previsto, il Kevlar è usato per molte cose. Le sue applicazioni industriali includono l’uso di tubi flessibili, cinghie e materiali di rinforzo. Può anche essere usato per fare le parti degli aerei, sostenere gli scafi della nave e rinforzare le gomme.

Viene utilizzato anche nella realizzazione di attrezzature sportive, come scafi di canoe, parti di auto da corsa, snowboard, skateboard e tavole da surf, nonché nella realizzazione di attrezzature di sicurezza come guanti e caschi per sport motoristici.

Il più famoso, è utilizzato nella realizzazione di giubbotti antiproiettile, caschi e altre attrezzature militari leggere. Scarpe da equitazione, abbigliamento antincendio, body armor e body pad si basano anche sulle qualità uniche del Kevlar.

Un giubbotto in Kevlar (Crediti foto: Wikipedia)

Recentemente, una società di abbigliamento outdoor chiamata Vollebak ha realizzato una felpa con cappuccio in fibre di Kevlar. La felpa con cappuccio può letteralmente sopravvivere a temperature estreme come quelle sui poli di Marte o sulla superficie di Mercurio. La felpa con cappuccio è altamente resistente all’abrasione e quasi indistruttibile!

Kevlar: un materiale antiproiettile

Ciò che rende i proiettili così incredibilmente dannosi è la loro velocità molto elevata. Naturalmente, la velocità varia da pistola a pistola, ma tutti si muovono abbastanza velocemente! I fucili hanno proiettili con una velocità molto più elevata – e quindi un potere più penetrante-rispetto ai proiettili sparati dai revolver.

I materiali antiproiettile funzionano assorbendo l’energia cinetica del colpo sparato e dissipandola in modo che la velocità del proiettile si riduca quasi a zero, il che diminuisce il potere penetrante e il danno che viene causato.

Quando un proiettile colpisce un giubbotto in Kevlar, viene catturato nella rete di fibre forti, che assorbe e dissipa l’energia, riducendo drasticamente l’impatto del proiettile. Questo accade perché le fibre sono allineate così strettamente che ci vuole una grande quantità di energia per separarle. A volte, il giubbotto è abbastanza forte da causare i proiettili che lo hanno colpito a diventare distorto o piegato.

Ovviamente, più strati di fogli di Kevlar, maggiore è il potere di assorbimento. A seconda del grado di Kevlar utilizzato e del numero di strati, i giubbotti possono più o meno essere resi antiproiettile.

Questi giubbotti sono anche usati come armature contro coltelli e pugnali per motivi simili. Un altro vantaggio aggiunto è il loro peso leggero rispetto alle loro controparti in acciaio, che una volta erano indossate dai cavalieri medievali.

Il kevlar è ovviamente un materiale fantastico, ma presenta alcuni svantaggi. È ovviamente molto costoso, in quanto è difficile da realizzare. Affinché possa essere utilizzato in modo più pubblico ed esaustivo, è necessario trovare nuove tecniche nel processo di produzione per renderlo meno costoso. Il kevlar ha anche una scarsa proprietà di compressione, quindi le innovazioni devono essere fatte per aumentare quell’elemento di questo materiale. Anche se il suo più grande vantaggio è la sua super-alta resistenza alla trazione, questo lo rende anche incapace di flessibilità, che è ovviamente molto importante per il movimento quando viene utilizzato per fare giubbotti o tute.

le Scoperte e le invenzioni continuano ad essere compiuti in materia di Kevlar, in quanto è un materiale molto importante e potrebbe avere innovative applicazioni. Molti anni da oggi, si potrebbe indossare abiti di Kevlar su base giornaliera solo perché sei una persona goffa che cade troppo spesso. La tua auto potrebbe anche avere paraurti protetti da Kevlar.

Ora, potrei essere sempre più avanti di me stesso, ma forse un giorno potremmo tranquillamente giocare auto paraurti nel mondo reale!