Kevlartråd

27 Sep 5:54 pm

Original: http://www.chm.bris.ac.uk/motm/kevlar/kevlarh.htm

 

Kevlar bullet-proof vestDen super-hårde anvendte fiber
at lave skudsikre veste

Hvad er kevlartråd?

kevlartråd er kendt som det materiale, som skudsikre veste og skudsikre veste er lavet. Men det kan bruges i mange flere applikationer, såsom cykeldæk, yacht sejl, tovværk og bremseklodser. Den kan gøre dette, fordi, selv om den er en fiber, har en ekstremt høj stength-til-vægt-forhold, ofte qiuoted som fem gange stærkere end en tilsvarende vægt af stål. Det er faktisk et varemærke tilhørende kemivirksomhed DuPont, der først syntetiseret det i 1965.

Stephanie Kwolek – foto ophavsret Lemelson-MIT ProgramStephanie Kwolek - photo copyright Lemelson-MIT Program (http://invention.smithsonian.org/centerpieces/iap/images/kwo_main_1_190.gif)

En kemiker hedder Stephanie Kwolek opfundet kevlartråd mens han arbejdede for DuPont i deres Wilmington laboratorier. I forventning om en mangel på gas i 1964 DuPont forskergruppe ledet af Kwolek begyndte at lede efter en ny letvægts men stærk fiber til brug for dæk. En dag i 1965, samtidig med at forsøge at opløse en af ​​hendes polymerer, skete noget mærkeligt. Hun fortalte:

“Normalt en polymer opløsning slags minder dig om melasse, selv om det måske ikke er så tyk. Og det er generelt gennemsigtig. Denne polymer hældt næsten ligesom vand, og det var overskyet. Jeg tænkte: ‘Der er noget anderledes ved dette. Dette kan være meget nyttigt. “”

Normalt vil en sådan “overskyet, opaliserende, og lav viskositet” løsning ville bare blive smidt væk. Men teknikeren, Charles Smullen, der kørte “spindemundstykke” overtalte Kwolek at teste hendes løsning. Når spundet ind i en fiber, de var forbløffet over at finde, at i modsætning til andre kendte fibre af tiden, nylon, har denne nye fiber ikke bryde. Både hendes vejleder og laboratorium direktør forstod betydningen af ​​hendes opdagelse og et nyt felt af aramid polymer kemi blev født. Derefter tog det seks år producere kevlartråd kommercielt endelig nå markedet i 1971.

Hvad der rent faktisk er det?

kevlartråd er en type fibre kaldet en aramid, kort for ‘aromatisk polyamid «, hvor molekylerne danner lange, højt-orienterede kæder. Fibrene kan spindes eller vævet ind i måtter eller tekstiler til at udnytte disse særlige egenskaber.

 

 

 

The amine+The acid chloridearrowKevlar

 

 

 

Et afsnit af en individuel kevlar kæde ser således ud:

Kevlar chain

Spacefill

Kevlar kæder er relativt stiv og har tendens til at danne det meste plane ark, der ligner dem af silke. Dette skyldes, at para-orienteringen af ​​benzenringe. Når kevlar er spundet kæderne låses sammen via H-bindinger til dannelse af et ark, der har en meget høj trækstyrke. Arkene også stable radialt, ligesom egerne på et hjul, så yderligere interaktioner mellem ansigt-til-ansigt aromatiske grupper på de tilgrænsende plader for at bidrage til at øge styrken af den samlede fiber.

How kevlar locks togetherA kevlar fibre

 

Hvorfor er kevlartråd så speciel?

kevlartråd har nogle fantastiske egenskaber:

Det er stærkt, men relativt let.
I modsætning til de fleste plastmaterialer den ikke smelter: det er rimeligt god til at modstå temperaturer og nedbrydes kun ved ~ 450 ° C (850 ° F).
kevlartråd kan antændes, men brændende stopper sædvanligvis, når varmekilden fjernes.
Meget lave temperaturer har ingen effekt på kevlartråd. Der er ingen nævneværdig skørhed eller nedbrydning ned til -196 ° C (-320 ° F), hvilket gør det fremragende til arktiske forhold.
Ligesom andre plasttyper, lang eksponering for ultraviolet lys (i sollys, for eksempel) forårsager misfarvning og nogen nedbrydning af fibrene.
kevlartråd kan modstå angreb fra mange forskellige kemikalier, selvom lang udsættelse for stærke syrer eller baser vil nedbryde det over tid.
kevlartråd er stort set uændret efter udsættelse for varmt vand i mere end 200 dage, og dens egenskaber er stort set upåvirket af fugt. Kevlar Corvette - photo from- http://vette.automotive.com/58948/vemp-0702-kevlar-c3-corvettes/index.html
kevlartråd Corvette – foto fra-

Som nævnt ovenfor er den mest kendte ansøgning om Kevlar er i personlig rustning, såsom skudsikre veste, bekæmpe hjelme, ansigt-masker, etc. Men kevlartråd kan også bruges i sportsudstyr, såsom indvendige foringer til cykeldæk, bordtennis flagermus, bow strenge til bueskydning, paraglider suspension linjer og motorcykel sikkerhedsbeklædning. Det kan også anvendes i lilletrommer, da det kan trækkes meget stramt fører til en renere lyd. kevlartråd fibre kan væves ind i reb og tovværk, som er blevet anvendt til at understøtte hængebroer. Det anvendes også som en beskyttende ydre kappe for optiske fibre. kevlartråd er blevet brugt som en erstatning for asbest i bil bremseklodser, og i nogle gummi slange leddene. kevlartråd er ofte anvendt i forbindelse med glasfibre og carbonfibre som forstærkende midler i kompositmaterialer. Sådanne kompositter finde anvendelse i rumfart, racerbiler (ligesom Kevlar Corvette på billedet, til højre), helikopter rotor-knive, og mange specialiserede stykker af sportsudstyr.

Referencer

kevlartråd på DuPont
kevlartråd Teknisk guide
Wikipedia – kevlar
D. Tanner, JA Fitzgerald, BR Phillips, “The kevlartråd Story – en Advanced Materials Case Study”. Angew. Chemie Int. Ed. Eng. 28 (1989) 649.

Comments are closed