Mitä sinun on tiedettävä Kevlarista - terästä vahvemmasta materiaalista?

Luonto on runsaasti upeita materiaaleja.Otetaan esimerkiksi puu: tämä materiaali on niin kestävää ja monipuolista, että sitä voidaan käyttää melkein kaikkeen paperinvalmistuksesta talojen rakentamiseen. Siellä on myös villaa, jonka avulla eläimet voivat pitää lämpimän alle nollan lämpötilassa, ja nahkaa, joka voi toipua vaurioista muutamassa päivässä. Vaikka nämä materiaalit ovatkin uskomattomia, ne eivät ole kaukana ihanteellisista eivätkä sovellu yleiskäyttöön. Mutta onko materiaalia, jota käytämme päivittäin? Kova synteettinen materiaali, jolla on kaunis nimi Kevlar, kuvataan usein "viisi kertaa vahvemmaksi kuin teräs yhtä painavaksi". Mielenkiintoista on, että Kevlaria käytetään sekä veneiden, rusettien että autoteollisuuden valmistuksessa. Tässä artikkelissa puhumme Kevlarista ja syistä, miksi se on niin kestävä.

Raskas Kevlar tunnetaan sovelluksistaan ​​panssareissa ja autoteollisuudessa. Käytetään teollisessa tuotannossa vuodesta 1971.

Sisältö

• 1 Mikä on Kevlar?
• 2 kevralin ominaisuuksia
• 3 Kevlar-tuotanto
• 4 Mihin ja mihin Kevlaria käytetään?

Mikä on Kevlar?

Pohjimmiltaan Kevlar on kestävä muovi.Maailmassa on kirjaimellisesti satoja synteettisiä muoveja, jotka on valmistettu polymeroinnilla - kemiallinen prosessi suurmolekyylipainoisten yhdisteiden (polymeerien) muodostamiseksi pienimolekyylisistä yhdisteistä (monomeereistä), joilla on täysin erilaiset ominaisuudet. Kevlarin hämmästyttävät ominaisuudet johtuvat osittain sen sisäisestä rakenteesta ja siitä, että se on valmistettu tiiviisti toisiinsa sidotuista kuiduista.

Huomaa, että Kevlaria, joka on vain DuPont ™ -kemikaaliyhtiön valmistama aine, on kahta päälajia kevlar 29 ja kevlar 49 (muut lajikkeet on tehty erityissovelluksiin). Kemiallisella rakenteeltaan Kevlar muistuttaa toista yleismaailmallista suojamateriaalia - nomex.

Kevlar ja Nomex ovat esimerkkejä kemikaaleista, jotkakutsutaan synteettisiksi aromaattisiksi polyamideiksi tai lyhytaikaisesti aramideiksi. Nämä synteettiset materiaalit valmistetaan kemiallisessa laboratoriossa (toisin kuin luonnolliset kankaat, kuten puuvilla tai villa). Kuten Nomex, Kevlar on kaukainen serkku nailonia, ensimmäinen kaupallisesti menestyvä "super-polyamidi", jonka DuPont kehitti 1930-luvulla.

Miksi ei ääretön hansikas? Kuvassa ovat Kevlar-suojakäsineet Duponilta.

Kevlar avasi vuonna 1964 amerikkalainenkemisti Stephanie Kwolek (1923-2014). Kvolek sai patentin Kevlarin keksinnöstä yhdessä Paul Morganin kanssa vuonna 1966, ja vuodesta 1971 Kevlaria on käytetty aktiivisesti teollisessa tuotannossa. Vaikka se on alun perin kehitetty kevyeksi korvaamaan autonrenkaiden teräskannattimia, se tunnetaan nykyään kaikkialla maailmassa panssarien ja suojakäsineiden käytöstä.

Kevral-ominaisuudet

Kuten edellä mainittiin, Kevlar on noin viisikertaa vahvempi kuin teräs, kun taas se on suhteellisen kevyttä. On myös mielenkiintoista, että toisin kuin useimmat muovit, Kevlar ei sula: materiaali kestää korkeita lämpötiloja ja hajoaa vain noin 450 ° C: ssa. Toisin kuin sisarmateriaalinsa Nomex, Kevlar on syttyvää, mutta lopettaa yleensä palamisen, kun lämmönlähde poistetaan. Hyvin matalilla lämpötiloilla ei ole vaikutusta Kevlariin: Dupon ei löytänyt "mitään aineellista haurastumista tai hajoamista" -196 ° C: seen asti.

Kuten muutkin muovit, pitkäaikainen altistuminenUltraviolettivalo (kuten auringonvalo) aiheuttaa värimuutoksia ja jonkin verran huononemista Kevlar-kuiduissa. Tämä materiaali kestää erilaisten kemikaalien aiheuttamia hyökkäyksiä, vaikka pitkäaikainen altistuminen voimakkaille hapoille voi tuhota sen ajan myötä.

Kevlar valmistetaan seuraavien muotojen muodossa: tekniset ketjut; lanka; kiertelevä; kankaat.

Haluatko pysyä ajan tasalla tieteen ja tekniikan maailman uusimmista uutisista? Tilaa uutiskanavamme sähkeessä, jotta et menetä mitään mielenkiintoista!

Kevlar-tuotanto

Luultavasti tiedät, että luonnonmateriaalit,kuten villa ja puuvilla on kierrettävä kuiduiksi, ennen kuin niistä voidaan tehdä hyödyllisiä tekstiilejä. Sama pätee tekokuituihin, kuten nailon, kevlar ja nomex.

Valmistusvaiheita on kaksikevlar. Ensimmäinen liittyy suoraan kemiaan - sinun on ensin valmistettava perusmuovi, josta Kevlar (kemikaali, jota kutsutaan poly-para-fenyleenitereftalamidiksi) valmistetaan. Kemiallisen tuotteen suora muutos hyödyllisemmäksi, käytännöllisemmäksi ja kestävämmäksi materiaaliksi tapahtuu tuotannon toisessa, viimeisessä vaiheessa.

Tällä hetkellä yli 80% maailman kevlarista tuotetaan Chesterfieldin tehtaalla Spruencessa. Synteettinen kuitu kelataan keloille tässä esitetyllä tavalla ja prosessoidaan sitten muiksi tuotteiksi.

Kuuma ja viskoosi monimutkaisen prosessin kauttapoly-para-fenyleenitereftalamidiliuos johdetaan suuttimen (metallinmuodostajan, vähän kuin seulan) läpi. Tuloksena on pitkät, ohuet, vahvat ja jäykät kuidut, jotka on kiedottu rummujen ympärille. Sitten kuidut leikataan pituuteen ja kudotaan jäykäksi matoksi, jonka tunnemme Kevlarina.

Katso myös: Mitä materiaaleja voidaan käyttää talojen rakentamiseen Marsille?

Missä ja mihin Kevlaria käytetään?

Kevlaria voidaan käyttää yksinään tai sisälläyhdistelmä muiden materiaalien kanssa antaa heille ylimääräistä lujuutta. Tämä materiaali on laajalti tunnettu, luultavasti johtuen sen käytöstä luodinkestävissä panssareissa ja Legend Bustersissa, mutta sillä on kymmeniä muita käyttötarkoituksia. Kuten kehittäjien alkuperäinen tavoite oli luoda kevyt, kestävä kuitu, jota voitaisiin käyttää renkaiden valmistuksessa, tänään kevlaria käytetään autoteollisuudessamutta ei vain. Sen tiedetään käytettävän veneiden, lentokoneiden ja jopa rakennusteollisuuden valmistuksessa, vaikka se ei olekaan tärkein rakenne- ja rakennusmateriaali.