CIÊNCIA E TECNOLOGIA

Kevlar

kevlarKevlar é uma marca registada da DuPont para uma fibra sintética de para-aramida muito resistente e leve.Trata-se de um polímero resistente ao calor e sete vezes mais resistente que o aço por unidade de peso. O kevlar é usado na fabricação de cintos de segurança, cordas, construções aeronáuticas e coletes à prova de bala e na fabricação de alguns modelos de raquetes de tênis. Proteção contra tornados - A empresa francesa DuPont lançou um dispositivo destinado a oferecer proteção a famílias que residem em regiões assolados por tornados. Construído à base de Kevlar®, o produto é um pequeno abrigo que pode ser instalado dentro ou fora da residência.

Disponível em diversas configurações retangulares, o abrigo utiliza a enorme resistência do material para barrar destroços trazidos pelo vento em altíssimas velocidades. Os destroços são os maiores causadores de vítimas quando da ocorrência de tornados. Pedaços de madeira são o destroço mais comum, podendo atingir até 160 quilômetros por hora em um tornado.

Essa velocidade o torna capaz de atravessar um casa. Testado por um laboratório independente, o abrigo foi capaz de resistir ao impacto de um pedaço de madeira de 6,8 quilos atirado por um canhão a 160 quilômetros por hora. Esta é a velocidade alcançada por um objeto com as características utilizadas, levado por um vento de 250 quilômetros por hora. O Kevlar® é uma fibra orgânica da família das poliamidas aromáticas, que combina leveza e altíssima resistência. Ele é cinco vezes mais resistente do que o aço.

História

Kevlar é uma fibra orgânica em poliamida aromática da família. Possui propriedades únicas e uma composição química que faz a sua própria, que a diferencia de outras fibras sintéticas. Kevlar é uma combinação de alta resistência, alto módulo (resistência à extensão), resistência e estabilidade térmicas. Kevlar tem uma vasta gama de utilizações.

Nas décadas de 1960 e de nylon poliéster abriu a porta para fibras sintéticas. Eles estavam na vanguarda fibras em sua época, mas para atingir o máximo quebrar resistência e módulo inicial, o polímero em moléculas necessárias para ser estendido uma cadeia de configuração e cristalina quase perfeita embalagem. Com flexível da cadeia de moléculas, tais como náilon ou poliéster, este só poderia ser feito pelo mecanicamente após traçada em fiação. Esta cadeia disentanglement ea orientação necessária na fase sólida do mesmo. Portanto a força eo módulo níveis eram muito inferiores aos valores teoricamente possível.

Em 1965, cientistas da Du Pont descobriu um novo método de produção de uma quase perfeita extensão da cadeia polimérica. O polímero poli-p-mida foi encontrado soluções para formar cristais líquidos devido à repetitividade molecular da sua espinha dorsal. A chave para o problema estrutural é requisito para a espinha dorsal para orientação sobre o anel benzênico, que permitia a haste-como estruturas moleculares. Esta tecnologia foi utilizada quando Du Pont aramida fibra Kevlar libertado em 1971.

O que é?

Kevlar é uma aramida, um termo inventado como uma abreviatura de poliamida aromática. A composição química do poli Kevlar é para-phenyleneterephthalamide, e é mais propriamente conhecido como um para-aramida. Aramids pertencem à família de náilons. Náilons comuns, tais como nylon 6, não tem muito boas propriedades estruturais, de modo a para-aramida distinção é importante. O anel aramida Kevlar dá estabilidade térmica, enquanto que para a estrutura que lhe confere elevada resistência e módulo. Tal como náilons, Kevlar filamentos são feitos por extrusão o precursor através de uma fieira. A vareta de forma a para-aramida e moléculas processo de extrusão fazer Kevlar fibras anisotrópica - eles são mais fortes e mais aguerrida na direção axial do que no sentido transversal. Em comparação, grafite fibras são também anisotrópico, mas fibras de vidro são isotrópica.

O módulo e força de tracção Kevlar 29 é aproximadamente comparável à de glass "(S ou E), mas ainda assim a sua densidade é de que quase metade do vidro. Assim, para uma primeira aproximação, Kevlar podendo ser substituídos por vidros isqueiro peso onde é desejado. Kevlar 49 ou 149 pode cortar o peso ainda maior se a maior força é contabilizada. Evidentemente, Kevlar peso da poupança não têm um preço. Kevlar é significativamente mais caro que o vidro.

Kevlar tem outras vantagens além de peso e força. Tal como grafite, tem uma ligeira oscilação negativa coeficiente de expansão térmica, o que significa Kevlar laminados podem ser feitas termicamente estável. Ao contrário do grafite, Kevlar é muito resistente a impactos e danos à abrasão. Pode ser utilizado como uma camada protetora sobre grafite laminados. Kevlar também pode ser misturado com grafite em tecidos híbridos de proporcionar danos resistência, aumentou derradeiro cepas, e para evitar falhas catastróficas modos.

Como todas as coisas boas, Kevlar também tem algumas desvantagens. As fibras próprias absorver umidade, por isso Kevlar compósitos são mais sensíveis ao ambiente do que o vidro ou grafite compósitos. Embora a resistência à tracção eo módulo são elevados, compressiva propriedades são relativamente pobres. Kevlar é também muito difícil de cortar. Você vai precisar especiais tesoura para cortar tecido seco, e especial para brocas de perfuração laminados curados. Corte de laminados curados sem desgaste é muito difícil. Kevlar é usado tanto como matéria-prima e de fibra em compósitos. Hoje, existem três tipos de Kevlar disponíveis: Kevlar 29, Kevlar 49, Kevlar e 149. A tabela abaixo mostra as diferenças nas propriedades materiais entre as diferentes classes. Se você comprar Kevlar pano, é mais provável Kevlar 49.

Kevlar Pulp

Kevlar polpa é uma forma altamente fibras fibriladas da fibra. A fibrilação resulta em uma grande área de superfície de 7m2 / g de 10m2 / g. Kevlar polpa não é frágil, por isso os equipamentos de mistura e dispersão ganhou t afetar o tamanho das fibras. Kevlar polpa está disponível em wet-forma, 50% de umidade para diluir e de forma seca, 6% de umidade para o solvente à base de dispersões e seco mixagens. Diversos tamanhos e comprimentos são vendidos para satisfazer as necessidades do comprador. Kevlar polpa melhora o desempenho de elastômeros, termoplásticos e resinas, especialmente quando é necessária elevada resistência térmica.

Kevlar e armadura corporal

Kevlar também é usado em uma variedade de armaduras e corpo resistente à bala. É utilizado em mais de dois milhões de coletes balísticos no mundo inteiro. Agente de segurança estudos mostram que cerca de 42% das mortes causadas por criminosos poderiam ter sido evitadas se o funcionário tinha sido vestindo soft, ocultáveis corpo armadura. Mais de 94% das que são necessárias tronco defesa entregue por disparos de baixa a média energética handguns, .22 e espingardas caçadeiras, com uma média de menos de dois tiros por incidente. A forma como funciona é a armadura corporal fibra Kevlar capturas a bala em um Web multicamadas de tecidos. As fibras usadas para parar a bala absorve a energia, em seguida, prossegue para dispersar a energia do impacto de outras fibras no tecido. Essa transferência ocorre no cruzamento pontos, isto é onde as fibras são entrelaçados. Quanto mais pontos a menos crossover trauma fechado é causado.

Praticamente todos os armadura corporal é feita para atender a resistência da polícia em balística os E.U. Mij Standard 0101,03 e devem ser claramente identificados com o seu nível ou ameaça proteção nível. Ocultáveis para uso diário é projetada para proteger contra a energia de média e baixa handguns. Balísticos corpo armadura de Kevlar marca fibras não está destinado a proteger o utente de alta velocidade rifled ameaças. Estas velocidades mais elevadas requerem tácticas mais pesada armadura. Normalmente estes efeitos especiais vestuário têm cerâmica ou pastilhas de aço que são apoiados com Kevlar para proporcionar uma proteção superior Nível III-A.

Armadura Líquida

O principio básico por trás das armaduras corporais não mudou muito nos últimos séculos. Primeiro, a armadura impede que armas e projéteis atinjam o corpo da pessoa. Em segundo lugar, ela espalha a energia da arma, fazendo com que o impacto final cause menor dano. Embora não seja usual em toda e qualquer situação, a armadura pode ajudar a proteger contra ferimentos graves ou morte, especialmente contra armas pesadas.

Com o passar dos anos, as pessoas tiveram que desenvolver armaduras mais fortes para proteção contra armas cada vez mais sofisticadas. Todavia, apesar desses avanços, as armaduras corporais modernas ainda possuem alguns conceitos presentes em armaduras antigas. Quer seja feita de placas de metal ou camadas de tecido, a armadura é quase sempre grande e pesada. Vários tipos são rígidos, por isso não são práticos para serem usadas em braços, pernas e no pescoço. Por esta razão, as armaduras medievais, que eram de placas de metal, possuíam buracos e juntas para que as pessoas pudessem se mover, e as armaduras usadas nos dias de hoje protegem, normalmente, apenas a cabeça e o tronco.
 
Um dos mais novos tipos de armadura é tanto flexível, quanto leve. De forma impressionante, este aprimoramento surgiu da mistura de um líquido com materiais já usados em armaduras. Enquanto não está totalmente pronto para o uso em combate, os pesquisadores de laboratório afirmam que as armaduras líquidas possuem potencial para ser um bom substituto ou complemento para as armaduras maiores. Eventualmente, soldados, oficiais de polícia e outras pessoas poderão usá-la para proteger suas pernas e braços.

Os dois principais modelos de armadura líquida, ainda em desenvolvimento, usam o Kevlar DuPont Kevlar como base, normalmente usado em coletes à prova de balas. Quando uma bala ou um estilhaço atinge a vestimenta de Kevlar, as camadas do material amortecem o impacto para uma área de superfície maior. A bala também atinge as fibras de Kevlar, gastando energia e diminuindo a velocidade do processo. O conceito é semelhante ao que acontece quando o airbag de um carro absorve o impacto e diminui o movimento do tronco de uma pessoa durante uma colisão.

Embora o Kevlar seja um tecido, a armadura de Kevlar não se move ou dobra da mesma forma que as roupas normais fazem. São necessárias 20 a 40 camadas de Kevlar para parar uma bala, e esta quantidade de camadas é relativamente dura. Também é pesada - uma roupa feita de Kevlar pesa sozinha mais de 4,5Kg, mesmo sem os reforços de cerâmica para proteção adicional.

No entanto, existem dois fluídos diferentes que podem permitir que a armadura use menos camadas de Kevlar, fazendo com que fique mais leve e mais flexível. Os dois fluidos possuem uma coisa em comum - eles reagem fortemente em resposta a estímulos.

Fluido de espessamento em armaduras líquidas

O termo "armadura líquida" pode ser meio equivocado. Para algumas pessoas, ele dá a idéia de um fluido se movendo dentro de um sanduíche de duas camadas de material sólido. No entanto, os dois tipos de armadura líquida em desenvolvimento trabalham sem uma camada líquida visível. Em vez disso, eles usam Kevlar, que foi deixado de molho em um dos dois fluidos.

O primeiro é um fluido de espessamento (STF), que se comporta como um material sólido quando há estresse mecânico ou um corte. Em outras palavras, ele se comporta como um líquido até que um objeto o atinge ou o deixa agitado. Então, ele endurece em questão de milésimos de segundo. Este é o conceito oposto de um fluido de afinamento, como uma tinta, que se torna mais fina quanto agitada ou mexida.

Você pode ver como o fluido de espessamento se parece se examinar uma mistura usando partes iguais de água e amido de milho. Se você misturar lentamente, as substâncias irão se mover como um líquido. Mas se você se mexer rapidamente, a superfície irá se solidificar rapidamente. Você consegue até moldar uma bola, mas quando para de aplicar pressão, a bola se desfaz.

Veja aqui como funciona este processo. O fluido é um colóide, feito de minúsculas partículas suspensas em um líquido. As partículas se repelem uma das outras lentamente, por isso elas ficam suspensas com facilidade no líquido sem se empedrarem ou se acumularem no fundo. Usando a energia de um impacto rápido aumenta as forças de repulsão entre as partículas - elas se unem, formando massas chamadas de hidro-grupo. Quando a energia do impacto se dissipa, as partículas começam a se repelir novamente. Os hidro-grupos se desfazem e a substância aparentemente sólida se reverte para um líquido.

O fluido usado nas armaduras corporais é feito de partículas de sílica suspensas em polietilenoglicol. A sílica é um dos componentes da areia e do quartzo e o polietilenoglicol é um polímero utilizado normalmente em laxantes e lubrificantes. As partículas de sílica possuem apenas alguns nanômetros de diâmetro, por isso vários relatórios descrevem este fluido como uma forma de nanotecnologia.

Para fazer uma armadura utilizando fluido de espessamento, os pesquisadores primeiro precisam diluir o fluido em etanol. Eles saturam o Kevlar com o fluido diluído e o colocam em um forno para que o etanol evapore. O STF então penetra no Kevlar, e as fibras do Kevlar seguram as partículas absorvidas do fluido no lugar. Quando um objeto atinge ou perfura o Kevlar, o fluido endurece imediatamente, deixando o Kevlar mais resistente. O processo de endurecimento acontece em questão de milésimos de segundo, e a armadura volta a ficar flexível logo depois.

Em testes de laboratório, o Kevlar tratado com STF é tão flexível quanto o Kevlar comum. A diferença é que ele é mais resistente, por isso as armaduras usando STF precisam de poucas camadas deste material. Quatro camadas de Kevlar tratado com STF podem dissipar a mesma quantidade de energia do que 14 camadas de Kevlar comum. Além disso, as fibras tratadas com STF não desgastam no impacto como as fibras comuns, significando que as balas não penetram tanto na armadura ou na pele da pessoa que estiver usando. Os pesquisadores acreditam que isso ocorre devido ao fato de ser necessário mais energia para que a bala penetre as fibras tratadas com STF.

KECVLAR TRATADO

Pesquisas sobre armaduras corporais com base em fluido STF estão sendo feitas no Laboratório do exército dos E.U.A. e na Universidade de Delaware. Por outro lado, pesquisadores do MIT (Instituto de Tecnologia de Massachusetts) estão examinando um outro fluido para ser usado em armaduras corporais. Veremos um pouco de sua pesquisa a seguir.

A lâmina lenta penetra o escudo

Armaduras corporais a base de fluido STF possuem equivalentes no mundo da ficção científica. No universo de "Duna" de Frank Herbert, um dispositivo chamado de gerador Holtzman pode produzir um campo protetor. Apenas objetos que se movem lentamente podem penetrar este campo. De forma similar, objetos que se movem lentamente irão penetrar pelo fluido de espessamento sem que ele endureça. Em testes com facas em baixa velocidade, ou quasiestático, a faca pode penetrar tanto o Kevlar comum quanto o tratado com fluido STF. Entretanto, o Kevlar tratado com fluído STF causa menos estrago, possivelmente pelo fluído fazer com que as fibras fiquem unidas. 

Fluido magnetoreológico em armaduras líquidas

Outro fluido que pode reforçar a armadura de Kevlar é o fluido magnetoreólogico (MR). Fluidos MR são óleos que são cheios de partículas de ferro. Freqüentemente, os surfactantes circundam as partículas para protegê-las e mantê-las suspensas no fluido. As partículas de ferro normalmente correspondem de 20% a 40% do volume do fluido.

As partículas são muito pequenas, medindo de 3 a 10 mícrons. Entretanto, elas possuem um poder efetivo na consistência do fluido. Quando expostas a um campo magnético, as partículas se alinham, deixando o fluido imediatamente mais espesso. O termo "magnetoreológico" vem deste efeito. Reologia é uma parte da mecânica que tem como foco a relação entre a força e a maneira com que os materiais mudam de forma. A força do magnetismo pode mudar tanto a forma como a viscosidade dos fluidos MR.

O processo de endurecimento permanece, em média, cerca de vinte milésimos de segundo. O efeito pode variar dramaticamente dependendo da composição do fluido e do tamanho, forma e força do campo magnético. Por exemplo, os pesquisadores do MIT começaram com partículas de ferro esféricas, que podem escorregar entre elas, mesmo na presença do campo magnético. Isso limita o tanto de endurecimento da armadura, por isso os pesquisadores estão estudando outras formas de partículas que podem ser mais efetivas.

Como com o STF, você pode ver como se parecem os fluidos MR usando itens comuns. Preenchimentos de ferro misturados com óleo para criar uma boa apresentação. Quando não há presença de um campo magnético, o fluido se move facilmente. Mas a influência de um imã pode fazer com que o fluido fique mais espesso ou assuma uma forma diferente do que está aqui neste recipiente. Algumas vezes, a diferença é grande, visualmente falando, com o fluido formando picos distintos, depressões e outras formas. Artistas já fizeram uso de imã e fluidos MR ou ferro-fluidos similares para criar obras de arte.

Com a combinação certa de densidade, forma da partícula e força do campo magnético, o fluido MR pode mudar de líquido para um material sólido muito grosso. A utilização do fluido de espessamento pode aumentar dramaticamente a resistência de uma parte da armadura. O truque é ativar a mudança de estado físico dos fluidos. Devido a imãs grandes serem muito pesados e impossíveis de serem levados de um lado para o outro, os pesquisadores propuseram criar pequenos circuitos por toda armadura.

kevlar2Fluido magnetoreológico antes e depois da exposição a um campo magnético.Sem corrente passando pelos fios, a armadura permanecerá macia e flexível. Mas ao apertar de um botão, os elétrons irão começar a se mover pelos circuitos, criando um campo magnético durante este processo. Este campo irá fazer com que a armadura fique dura e resistente imediatamente. Apertar novamente o botão para a posição desligado irá interromper a corrente, e a armadura voltará a ser flexível.

Outros usos para o fluido MR

Os fluidos MR possuem inúmeras aplicações além de fortalecer uma armadura. Sua característica de mudar de estado líquido para semi-sólido quase que instantaneamente o torna útil para amortecer impactos e vibrações de itens como:

• carros que absorvem choque
• máquinas de lavar roupas
• membros protéticos (em inglês)¬
• pontes

Por mudar de forma e depois voltar ao normal, ele também pode ser usado para criar monitores em Braile com rolagem de tela ou moldes reconfiguráveis.

Além de tornar a armadura mais forte, mais leve e mais flexível os tecidos tratados com fluidos de espessamento e os fluidos magnetoreológicos também podem ter outros usos. Esses materiais podem, por exemplo, criar um cobertor anti-bombas que é fácil de ser dobrado e carregado e ainda assim proteger pedestres dos estilhaços produzidos na explosão. Botas para salto tratadas podem ficar mais duras no impacto ou proteger as botas dos pára-quedistas quando ativadas. O uniforme de guardas das prisões poderiam fazer uso mais abrangente da tecnologia das armaduras líquidas, especialmente devido ao fato de que as armas comumente encontradas nestes locais são objetos pontudos e lâminas feitas a mão.

Entretanto, as tecnologias possuem seus pontos positivos e negativos. Estas são algumas deles:

kevlar3

Nenhuma dessas armaduras estão prontas para serem usadas no campo de batalha. A armadura de Kevlar tratada com STF poderá estar disponível no final de 2007. O fluido MR deve precisar de mais 5 a 10 anos de pesquisa e desenvolvimento antes de poder realmente ser à prova de balas. Veja alguns links na próxima página e descubra mais sobre tecnologia militar, armaduras corporais e outros tópicos relacionados.

A Roupa do Batman

batsuit-5

Noite após noite o Batman mantém as ruas de Gotham City seguras contra o crime e a vilania. Uma das coisas mais extraordinárias sobre o Batman é que, apesar de ser um super-herói, na verdade ele não tem nenhum superpoder. Em vez de depender de habilidades sobrenaturais, Batman usa a perspicácia, a ilusão e aparelhos inteligentes para ter uma vantagem sobre o crime em Gotham. Nada mete mais medo nos corações dos malfeitores de Gotham do que a aparência ameaçadora de Batman; e toda essa aparência se deve a sua roupa.

A roupa do Batman faz muito mais por ele do que fazê-lo parecer assustador. A roupa do Batman combina tecnologias de blindagem, comunicação e combate em um sistema de última geração de luta contra o crime.

A Blindagem - O principal elemento da roupa do batman é um sistema modificado e avançado de armadura militar chamado Traje de Sobrevivência Nomax. Como muitas partes desta roupa, o Traje Nomax foi desenvolvido pela Divisão de Ciência Aplicada da Wayne Enterprises.

A armadura do Batman é formada por vários componentes fixados a uma roupa de blindagem leve.

A base do Traje de Sobrevivência Nomax é uma roupa de neoprene, muito parecida com a que um mergulhador usa. Ela funciona basicamente como uma blindagem leve à prova d’água com elementos reguladores de temperatura que mantêm a temperatura do corpo e evitam que os músculos congelem em campo. Há seis partes da blindagem que se fixam nela:

• joelheiras
• protetores de panturrilha
• armadura da perna
• protetores de braços
• um colete de torso total
• um protetor para a coluna

O Batman reforçou a blindagem com protetores de antebraço personalizados, com dentes metálicos (pintados de preto fosco, claro). Esses protetores, junto com suas luvas de Kevlar, tornam os braços do Batman uma eficiente arma defensiva ou ofensiva. Suas luvas permitem que ele se proteja contra armas brancas como espadas ou facas. A blindagem e os dentes também adicionam poder e dor extra aos golpes de Batman. Batman substituiu o capacete que acompanha o Traje Nomax por uma máscara - que faz mais do que simplesmente aumentar sua aparência amedrontadora.

Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Kevlar
       http://www.inovacaotecnologica.com.br/
       http://www.libertylib.com/
       http://ciencia.hsw.uol.com.br/
       http://www.trankera.org/