Qu’est-ce qui fait du Kevlar un si bon matériau antibalistique?

Photo: Pensez au Kevlar comme une alternative moderne et légère aux armures lourdes, encombrantes et médiévales! Photo du sergent d’état-major Nate Hauser avec l’aimable autorisation du Corps des Marines des États-Unis.

Si vous avez lu notre article sur les balles, vous saurez qu’elles endommagent les choses — et les gens — parce qu’elles voyagent à grande vitesse avec d’énormes quantités d’énergie cinétique. Bien qu’il n’existe pas de matériau complètement « pare-balles », des matériaux tels que le verre anti-balles font un bon travail pour nous protéger en absorbant (absorbant) et en dissipant (étalant) l’énergie d’une balle.

Le kevlar est un excellent matériau antibalistique (résistant aux balles et aux couteaux) car il faut beaucoup d’énergie pour faire passer un couteau ou une balle. Les fibres tissées serrées de molécules de polymères fortement orientées (alignées) sont extrêmement difficiles à séparer: il faut de l’énergie pour les séparer. Une balle (ou un couteau poussé fort par un attaquant) se voit « voler  » son énergie alors qu’elle tente de se frayer un chemin.S’il parvient à pénétrer dans le matériau, il est considérablement ralenti et fait beaucoup moins de dégâts.

Bien que le kevlar soit plus résistant que l’acier, il est environ 5,5 fois moins dense (la densité du Kevlar est d’environ 1,44 gramme par centimètre cube, par rapport à l’acier, qui est d’environ 7,8–8 gramme par centimètre cube). Cela signifie qu’un certain volume de Kevlar pèsera 5 à 6 fois moins que le même volume d’acier.Pensez aux chevaliers médiévaux avec leurs armures encombrantes: en théorie, le Kevlar moderne offre autant de protection — mais il est suffisamment léger et flexible pour être porté pendant des périodes beaucoup plus longues.

Plus de couches = plus de protection

Graphique: Vous avez besoin d’une plus grande épaisseur de gilet pare-balles en Kevlar pour arrêter les balles à plus grande vitesse (vitesse). En théorie, plus le Kevlar est épais, plus la distance qu’une balle doit pouvoir traverser est courte (plus la profondeur de pénétration est courte); en pratique, c’est un peu plus compliqué que cela.

Si vous pensez que le Kevlar « absorbe » l’énergie d’une balle, il est assez évident qu’une plus grande épaisseur de Kevlar — plus de couches de matériau liées ensemble — donnera plus de protection.

De combien de Kevlar avez-vous besoin pour arrêter une balle? Cela dépend du Kevlar et du poids, du type et de la vitesse de la balle. Le kevlar est disponible en différents poids — et les balles sont également de différents types et poids et se déplacent à des vitesses très différentes, avec différentes quantités d’énergie. Plus la balle est grosse et plus elle voyage vite, plus elle a d’énergie cinétique, plus elle va pénétrer et plus elle fera de dégâts. Vous avez besoin de plus de couches de Kevlar pour arrêter des balles plus grosses et plus rapides que des balles plus petites et plus lentes. En règle générale, les gilets pare-balles ont au moins 8 à 16 couches de Kevlar et souvent 32 à 48 couches ou même plus. Certains gilets combinent le Kevlar avec d’autres matériaux, tandis que d’autres utilisent différents matériaux à la place du Kevlar, tels que Spectra®.

De manière générale, plus vous avez de couches de Kevlar plus lourdes, plus votre armure « pare-balles » est protectrice, mais plus elle sera lourde, volumineuse et chaude à porter, et plus elle limitera vos mouvements. Vous pourriez vous couvrir d’un million de couches de Kevlar, ce qui pourrait arrêter la plupart des balles de tous les jours, mais ce ne sera guère pratique. Il y a donc un compromis à faire entre protection et convivialité. Et, en ce qui concerne le Kevlar, ce n’est pas toujours une question de « plus épais égale mieux »: il y a aussi une autre qualification. Les balles se déplacent rapidement — une balle de fusil peut aller 10 fois plus vite qu’une voiture de course — et elles sont conçues pour se déformer lorsqu’elles touchent des objets afin de faire plus de dégâts. Selon certaines recherches balistiques récentes, le Kevlar dans un gilet pare-balles affectera ce processus, faisant parfois voyager une balle plus loin dans une cible que si aucun (ou moins) Kevlar n’était utilisé. C’est pourquoi vous avez besoin de beaucoup de Kevlar dans des gilets pare-balles efficaces, à la fois pour permettre de modifier la balle et pour absorber toute l’énergie de la balle.

Le kevlar n’est pas toujours suffisant

Si vous voulez protéger les soldats contre les balles de fusil à grande vitesse, vous aurez besoin d’un armement beaucoup plus épais que si vous voulez simplement protéger les policiers contre les balles d’armes de poing, qui ont une vitesse plus faible et moins cinétiques energy.It il est important de se rappeler qu’aucun matériau n’est à l’épreuve des balles à 100% — et parfois même le Kevlar ne suffit pas.

Vous pouvez le voir clairement dans la classification officielle des gilets pare-balles de l’Institut national de justice des États-Unis, qui classe les gilets pare-balles et autres protections corporelles (en Kevlar et autres matériaux) sur une échelle de I à IV pour sa capacité à se protéger contre les balles tirées par des armes de puissance différente. À l’extrémité inférieure de l’échelle, l’armure de type IIA doit protéger contre les balles d’armes de poing plus petites (généralement des bullets entièrement en métal de 9 mm pesant 8,0 g ou 0,3 oz et tirés à environ 373 m / s ou 834 mi / h); vous avez besoin d’au moins 16 couches de Kevlar pour cela.Plus haut dans l’échelle, l’armure de type IIIA doit résister à des balles portatives plus puissantes (telles que.44 balles Magnum pesant 15,6 g ou 0,6 oz et tirées à 436 m / s ou 975 mph); cela nécessite deux fois plus de Kelvar — au moins 30 couches. Il est important de noter que même le Kevlar a ses limites. Pour la protection contre les balles de fusil (ordinaires ou perforantes), qui se déplacent beaucoup plus rapidement (850-900 m / s ou 1900-2000 mph) avec une énergie cinétique considérablement plus élevée, le Kevlar ne suffit pas: vous avez besoin d’un gilet pare-balles en acier ou en céramique (classé type III et IV).