Mặc dù sợi Kevlar đã được phát minh cách đây nhiều năm, mọi người vẫn tiếp tục ngạc nhiên về các đặc tính độc đáo của nó. Vật liệu này đã cách mạng hóa lĩnh vực vải được thiết kế để bảo vệ nhờ các thông số và đặc điểm của nó.
Kevlar: Rốt cuộc thì nó là gì?
Một loại vải làm từ sợi tổng hợp có cấu trúc tinh thể được gọi là Kevlar. Sức mạnh đáng kinh ngạc của loại vải này được cung cấp bởi vòng benzen nằm ở mặt cắt ngang của tinh thể. Theo đặc điểm của nó, vật liệu này bền hơn và bền hơn kim loại, trong khi nó rất mỏng và nhẹ.
Mọi người đều biết đến Kevlar theo những cách khác nhau, mọi người đều biết nó là gì từ những tình huống nhất định trong cuộc sống. Giới trẻ hiện đại quen thuộc với vật liệu này nhờ trò chơi Rast, trong đó các nhân vật được đề nghị mua áo giáp và đạn dược làm từ nó. Thế hệ cũ liên tưởng sợi này với quần áo bảo hộ và thiết bị thể thao.
Tóm tắt về nguồn gốc
Vào năm 1975 xa xôi, một vật liệu có tên là Kevlar lần đầu tiên được giới thiệu ra thị trường và ngay lập tức bắt đầu có nhu cầu lớn, nhu cầu này ngày càng tăng. Loại polymer độc đáo này được lấy từ các phòng thí nghiệm của công ty DuPont nổi tiếng thế giới. Về mặt chính thức, người tạo ra nó được coi là nhà hóa học Stephanie Kwolek.
Vào thời điểm đó, nó được sử dụng làm vật liệu gia cố cho lốp xe. Sau đó, nó được ứng dụng trong nhiều loại vật liệu composite, thiết bị thể thao và sản phẩm cáp. Vải Kevlar bắt đầu được sử dụng để sản xuất thiết bị bảo vệ cá nhân.
Sản xuất vải Kevlar
Khi lần đầu tìm hiểu về vật liệu này, nhiều người đặt câu hỏi làm Kevlar từ đâu. Để có được nó, người ta lấy dung dịch canxi clorua và methylpyrrolidone. Các thuốc thử đặc biệt được thêm vào, giải phóng một chất bất thường có đặc tính của tinh thể lỏng. Quá trình này được thực hiện ở nhiệt độ thấp.
Ở bên ngoài, polyme thu được là một mẩu vụn hoặc gel được rửa sạch và sấy khô. Sau đó, nó được đưa qua các ống kéo sợi, kết quả là các sợi được hình thành, sau đó thu được các sợi chỉ. Không khó để đoán sợi Kevlar là gì. Các sợi thu được được xoắn thành các sợi chỉ, tạo thành sản phẩm hoàn chỉnh. Sau đó, chúng được đưa vào bồn kết tủa lần thứ hai, rửa sạch và sấy khô.
Xin lưu ý! Vì quá trình sản xuất Kevlar gặp nhiều khó khăn đáng kể, bao gồm việc sử dụng axit sunfuric nên quá trình này rất tốn kém.
Đặc điểm kỹ thuật và tính chất
Các đặc điểm kỹ thuật và tính chất của Kevlar thực sự độc đáo. Đặc điểm chính được coi là có độ bền cơ học cao. Đồng thời, khối lượng và mật độ tương đối thấp.
Kevlar là một vật liệu có khả năng chống kéo giãn và tự dập tắt độc đáo. Đồng thời, nó không cháy hoặc tan chảy. Chỉ ở nhiệt độ trên 430 độ, nó mới bắt đầu phân hủy. Do tiếp xúc với nhiệt độ cao, không phải ngay lập tức, mà sau một thời gian nhất định, nó bắt đầu mất đi sức mạnh.
Nó có khả năng chống lại dung môi hữu cơ và ăn mòn, và có mô đun đàn hồi cao. Dưới tác động của nhiệt độ thấp, nó không những không bị hư hỏng mà ngược lại còn trở nên bền hơn. Nó có khả năng chống cắt và có độ dẫn điện riêng thấp.
Các lĩnh vực ứng dụng của Kevlar
Mặc dù được sử dụng rộng rãi và có nhu cầu, nhưng không nhiều người biết Kevlar là gì. Mặc dù sợi có độ bền cao này đã tìm thấy nhiều ứng dụng khác nhau trong nhiều thập kỷ.
Kevlar chủ yếu được sử dụng ở những khu vực có các đặc điểm sau đây là quan trọng:
- khả năng chống mài mòn;
- tính ổn định nhiệt;
- độ cứng cấu trúc thấp;
- độ nhẹ đáng kể;
- sức mạnh tốt với trọng lượng thấp.
Do đó, vải Kevlar được sử dụng để sản xuất thiết bị bảo vệ cá nhân, nhiều loại quần áo cho quân nhân và lực lượng đặc nhiệm là điều hợp lý.
Ngành hàng không
Tính chất của Kevlar, loại vật liệu nào, đều được biết đến rộng rãi trong ngành hàng không. Nó được sử dụng trong sản xuất một số phương tiện bay không người lái để bảo vệ.
Thiết bị bảo vệ cá nhân
Tính chất cơ học làm cho sợi Kevlar thích hợp để sản xuất áo giáp bảo vệ cá nhân. Mũ bảo hiểm chiến đấu, áo chống đạn và mặt nạ chống đạn để bảo vệ khuôn mặt được làm từ sợi này.
Nhờ có lớp giáp Kevlar, lực lượng vũ trang của nhiều quốc gia đã tạo ra mặt nạ chống đạn và mũ trùm đầu đặc biệt cho các phi hành đoàn xe bọc thép. Ngoài ra, lớp giáp của tàu sân bay lớp Nimitz cũng được thực hiện nhờ Kevlar.
Áo chống đạn sợi Kevlar được coi là loại áo có chất lượng cao nhất. Áo giáp như vậy có thể bảo vệ khỏi những cú đánh lướt qua của vũ khí lạnh, làm giảm tác động của đạn và bảo vệ chống lại sự xuyên thủng và phát tán của các mảnh đạn. Sự bảo vệ được cung cấp do độ nhẹ, độ bền và độ bền tương đối độc đáo của vật liệu được sử dụng.
Đồng thời, khi ưu tiên các sản phẩm Kevlar, chẳng hạn như áo chống đạn, cần lưu ý rằng polyme có một số khía cạnh nhất định. Vì áo giáp mềm nên nó sẽ không thể bảo vệ chống lại một phát bắn trực diện hoặc một cú đánh xuyên thấu bằng dao hoặc dùi. Vì mục đích như vậy, các mẫu đặc biệt với các tấm cứng đặc biệt đang được phát triển. Một nhược điểm khác là nhạy sáng. Khi tiếp xúc liên tục và kéo dài với ánh sáng mặt trời, vật liệu bắt đầu dần dần bị hư hỏng.
Vì sợi Kevlar được coi là vật liệu đắt tiền nên "Kevlar hóa" nói chung vẫn chưa xảy ra. Chỉ những quốc gia phát triển về kinh tế mới có đủ khả năng trang bị cho quân đội và đơn vị của mình các sản phẩm xúc giác làm từ vật liệu này.
Bảo vệ tay
Găng tay chiến thuật có chèn tấm Kevlar được sử dụng để bảo vệ tay khỏi bị thương khi va chạm với răng của kẻ thù, cũng như để tăng đáng kể tác động. Găng tay như vậy cũng được gọi là một loại tương tự hiện đại của đốt ngón tay bằng đồng. Những phụ kiện như vậy rất được ưa chuộng trong số các nhân viên của các đơn vị chuyên biệt, cũng như những người đam mê thể thao mạo hiểm, những người đam mê hoạt động ngoài trời và những người đấu sĩ đường phố. Sự phổ biến như vậy được giải thích bởi độ bền, khả năng chống ẩm và hư hỏng, cũng như độ ấm. Bàn tay trong những chiếc găng tay như vậy sẽ được bảo vệ hoàn toàn.
Thiết bị thể thao
Ván trượt tuyết, thuyền, mái chèo, ván trượt tuyết và mũ bảo hiểm thể thao làm bằng Kevlar rất nhẹ và bền. Đồ thể thao làm bằng vật liệu này được cả vận động viên nghiệp dư và chuyên nghiệp ưa chuộng.
Chính vật liệu này giúp giảm thiểu sự truyền rung động, đảm bảo chịu được tải trọng biến dạng mà không bị hư hỏng. Nhờ tính dẻo của vật liệu, sản phẩm được bảo vệ khỏi các hư hỏng nghiêm trọng, bị đè bẹp. Ngoài ra, nó hoàn toàn an toàn và đáng tin cậy ngay cả khi chịu tác động của tải trọng va đập lớn.
Trong số những thứ khác, Kevlar được sử dụng để lót một số lốp xe đạp. Nó là thứ giúp giảm thiểu nguy cơ thủng. Các lớp Kevlar được thêm vào vợt bóng bàn. Điều này làm tăng độ nảy và giảm trọng lượng. Vật liệu này được sử dụng để làm quần áo an toàn cho người đi xe máy. Nó đặc biệt được sử dụng để thay thế các thành phần nhựa để bảo vệ vai và khuỷu tay.
Các lĩnh vực ứng dụng khác
Chỉ số ổn định hóa học và cơ học cao, cũng như độ bền của Kevlar đảm bảo ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Vật liệu này được coi là một trong những công nghệ cao nhất trên thế giới hiện đại.
Thông thường nó được sử dụng cho các mục đích sau:
- Là sợi gia cường - dùng để làm cho vật liệu nhẹ và chắc. Dùng để gia cố cáp và bảo vệ cáp khỏi bị đứt và giãn.
- Trong quá trình sản xuất chân tay giả chỉnh hình.
- Đối với sản xuất dây thừng - sản phẩm được phân biệt bởi khả năng chống ăn mòn, độ tin cậy, trọng lượng thấp và không dẫn điện. Do những đặc điểm này, dây thừng được sử dụng rộng rãi trong đóng tàu và khai thác mỏ, thay thế cáp thép.
- Để có được vật liệu lai gọi là carbon-kevlar, người ta sử dụng nó để chế tạo thân tàu có khả năng đạt tốc độ đáng kể.
- Để sản xuất vật liệu xây dựng siêu bền mới nhất có tên là bê tông Kevlar - được sử dụng để làm tấm lát, đá ốp tường, tượng đài, lề đường, bậc thang và nhiều thứ khác. Đồng thời, những vật liệu xây dựng như vậy khá đắt do sử dụng Kevlar.
- Đối với việc sản xuất dây câu - nếu một người tham gia đánh bắt cá chuyên nghiệp, thì anh ta chỉ ưu tiên cho các thiết bị chất lượng cao. Ngoài ra, găng tay Kevlar sẽ không thể thiếu khi câu cá, đặc biệt là khi bắt cá trê hoặc cá chó.
- Đối với việc sản xuất bảo vệ hộp trục khuỷu - cung cấp mức độ chống chịu cao đối với hư hỏng cơ học. Nó ổn định nhiệt và có mức độ chống chịu hóa chất cao. Đồng thời, vật liệu tổng hợp Kevlar tương đối rẻ hơn.
Sợi Kevlar được sử dụng trong nhiều lĩnh vực ngày nay. Gần như không thể tưởng tượng được sự bảo vệ thụ động nếu không có vật liệu này, và áo chống đạn và mũ bảo hiểm đã cứu được nhiều sinh mạng.
