Che cosa rende il Kevlar un buon materiale antiballistico?

Foto: Pensa al Kevlar come un’alternativa leggera e moderna alle pesanti, ingombranti, armature medievali! Foto di personale Sgt. Nate Hauser per gentile concessione di US Marine Corps.

Se avete letto il nostro articolo sui proiettili, saprete che theydamage cose—e persone—perché viaggiano ad alta velocità con enormi quantità di energia cinetica. Anche se non esiste una cosa completamente “antiproiettile”, materiali come il vetro antiproiettile fanno un buon lavoro nel proteggerci assorbendo (assorbendo) e dissipando (diffondendo) l’energia di un proiettile.

Il kevlar è un eccellente materiale antiballistico (resistente ai proiettili e ai coltelli) perché richiede molta energia per far passare un coltello o un proiettile. Le fibre strettamente intrecciate di molecole polimeriche altamente orientate (allineate) sono estremamente difficili da separare: ci vuole energia per separarle. Un proiettile (o un coltello spinto forte da un attaccante) ha la sua energia “rubata” da esso mentre cerca di farsi strada.Se riesce a penetrare il materiale, è notevolmente rallentato e fa molto meno danni.

Sebbene il Kevlar sia più forte dell’acciaio, è circa 5,5 volte meno denso (la densità di Kevlaris circa 1,44 grammi per centimetro cubo, rispetto all’acciaio, che è di circa 7,8–8 grammiper centimetro cubo). Ciò significa che un certo volume di Kevlar peserà 5-6 volte meno dello stesso volume di acciaio.Ripensate ai cavalieri medievali con le loro ingombranti armature: in teoria, il Kevlar moderno offre altrettanto protezione, ma è leggero e abbastanza flessibile da indossare per periodi molto più lunghi.

Più strati = più protezione

Grafico: È necessario uno spessore maggiore di armatura in Kevlar per fermare proiettili a velocità più elevata. In teoria, più spesso è il Kevlar, più breve è la distanza che un proiettile dovrebbe essere in grado di attraversare (minore è la profondità di penetrazione); in pratica, è un po ‘ più complicato di così.

Se si pensa di Kevlar “assorbire” l’energia di un proiettile, è abbastanza ovvio che un maggiore spessore di Kevlar—più strati del materiale bondedtogether—darà più protezione.

Di quanto Kevlar hai bisogno per fermare un proiettile? Dipende dal Kevlar e dipende dal peso, dal tipo e dalla velocità del proiettile. Kevlar è disponibile in diversi pesi-e proiettili sono disponibili anche in diversi tipi e pesi e viaggiare a velocità molto diverse, con diverse quantità di energia. Più grande è il proiettile e più velocemente viaggia, più energia cinetica ha, più penetrerà e più danni farà. Hai bisogno di più strati di Kevlar per fermarebigger, proiettili più veloci di quelli più piccoli e più lenti. In genere, i giubbotti antiproiettile hanno almeno 8-16 strati di Kevlar e spesso 32-48 strati o anche di più. Alcuni giubbotti combinano Kevlar con altri materiali, mentre altri usano materiali diversiinvece di Kevlar, come Spectra®.

In generale, più strati di Kevlar più pesante hai, più protettiva sarà la tua armatura “antiproiettile”, ma più pesante,più ingombrante e più calda sarà da indossare, e più limiterà il tuo movimento. Potresti coprirti con un milione di strati di Kevlar, che potrebbero fermare la maggior parte dei proiettili quotidiani, ma difficilmente sarà pratico. Quindi c’è un compromesso da fare tra protezione e usabilità. E, per quanto riguarda il Kevlar, non è sempre una questione di “più spesso uguale a meglio”: c’è anche un’altra qualifica. I proiettili viaggiano veloci-un proiettile di fucile può andare 10 volte più veloce di una macchina da corsa—e sono progettati per deformarsi quando colpiscono le cose in modo da fare più danni. Secondo alcune recenti ricerche balistiche, il Kevlar in un giubbotto antiproiettile influenzerà questo processo, a volte facendo viaggiare un proiettile più in un bersaglio che se non fosse stato usato (o meno) Kevlar. Ecco perché hai bisogno di un sacco di Kevlar in giubbotti antiproiettile efficaci, sia per consentire come potrebbe alterare il proiettile e per assorbire tutta l’energia del proiettile.

Il kevlar non è sempre sufficiente

Se vuoi proteggere i soldati dai proiettili di fucile ad alta velocità, avrai bisogno di molto più thicker armor che se vuoi semplicemente proteggere gli agenti di polizia dai proiettili di pistola, che hanno velocità inferiore e meno cinetica energy.It e ‘ importante ricordare che nessun materiale è al 100 per cento a prova di proiettile-e talvolta anche Kevlar non è sufficiente.

Puoi vederlo chiaramente nella classificazione ufficiale dell’Istituto nazionale di Giustizia degli Stati Uniti,che classifica giubbotti antiproiettile e altre protezioni per il corpo (in Kevlar e altri materiali)su una scala da I a IV per la sua capacità di proteggere dai proiettili sparati da armi di diversa potenza. Nella parte bassa della scala,l’armatura di tipo IIA deve proteggere dai proiettili di pistola più piccoli (tipicamente 9mm full metal jacketedbullets che pesano 8.0 g o 0.3 oz e sparati a circa 373 m/s o 834 mph); hai bisogno di almeno 16 strati di Kevlar per questo.Più in alto della scala, l’armatura di tipo IIIA deve resistere a proiettili portatili più potenti(come ad esempio .44 Proiettili Magnum del peso di 15,6 g o 0,6 once e sparati a 436 m / s o 975 mph); che ha bisogno di due volte tanto Kelvar—almeno 30 strati. È importante notare che anche il Kevlar ha i suoi limiti. Per la protezione contro i proiettili di fucile (quelli ordinari o perforanti), che viaggiano molto più velocemente (850-900 m / s o 1900-2000 mph) con energia cinetica notevolmente superiore, il kevlar non è sufficiente: hai bisogno di armature in acciaio o piastre in ceramica (classificate come tipo III e IV).