How do bulletproof vests work? - Max G. Levy

المترجم: Hani Eldalees

By 1975, Richard Davis had been shot in the chest at close range 192 times.

بحلول عام 1975، أصيب ريتشارد ديفيس برصاصة في صدره من مسافة قريبة 192 مرة.

But not only was he completely healthy,

لكنه لم يكن يتمتع بصحة جيدة فحسب،

each of these bullets had been shot by Davis himself

بل أطلق ديفيس نفسه كل واحدة من هذه الرصاصات

as part of a demonstration to sell his new product:

كجزء من مظاهرة لبيع منتجه الجديد:

the bulletproof vest.

السترة المضادة للرصاص.

Playing with firearms is always a bad idea,

دائمًا ما يكون اللعب بالأسلحة النارية فكرة سيئة،

but after testing his design on empty vests,

ولكن بعد اختبار تصميمه على سترات فارغة، أصبح

Davis became convinced that taking a bullet himself was the only way

ديفيس مقتنعًا بأن تلقي رصاصة بنفسه هو الطريقة الوحيدة

to prove the vest’s efficacy.

لإثبات فعالية السترة.

And when people saw Davis walk away with just some stinging pain

وعندما رأى الناس ديفيس يبتعد ببعض الألم اللاذع وجرح

a minor cut,

بسيط، ربما

they may have stopped questioning his sanity

توقفوا عن التشكيك في سلامته العقلية

and started wondering how such a light, flexible piece of clothing

وبدأوا يتساءلون كيف يمكن لقطعة ملابس خفيفة ومرنة كهذه

could stop a bullet.

أن توقف رصاصة.

The secret was in the material:

كان السر يكمن في المادة:

a synthetic fiber invented a decade earlier

ألياف اصطناعية اخترعتها

by a material chemist named Stephanie Kwolek.

قبل عقد من الزمن كيميائية مادية تدعى ستيفاني كوليك.

Her employers at DuPont had found huge success with nylon,

حقق أرباب عملها في DuPont نجاحًا كبيرًا مع النايلون،

the world's first synthetic fiber,

أول ألياف اصطناعية في العالم،

and they wanted Kwolek to create something even stronger

وأرادوا أن تصنع Kwolek شيئًا أقوى

they could use to mass produce durable, lightweight tires.

يمكن استخدامه لإنتاج إطارات متينة وخفيفة الوزن بكميات كبيرة.

Like all synthetic fibers, nylon is a polymer:

مثل جميع الألياف الاصطناعية، النايلون عبارة عن بوليمر:

a long chain of repeating molecules, or monomers.

سلسلة طويلة من الجزيئات المتكررة، أو المونومرات.

While some polymers repeat the same monomer over and over,

بينما تكرر بعض البوليمرات نفس المونومر مرارًا وتكرارًا، يقوم

others chain multiple monomers in a steady pattern.

البعض الآخر بربط العديد من المونومرات بنمط ثابت.

It’s these two variables—

إن هذين المتغيرين -

which molecules are involved and how they bond to one another—

الجزيئات المتضمنة وكيفية ارتباطها ببعضها البعض - هما اللذان

that give each polymer its unique properties.

يمنحان كل بوليمر خصائصه الفريدة.

So, seeking to build on the strengths of nylon,

لذلك، سعيًا للبناء على نقاط القوة في النايلون، بدأ

Kwolek began a lengthy process of trial and error,

Kwolek عملية طويلة من التجربة والخطأ، حيث

combining various monomers in novel ways.

جمع العديد من المونومرات بطرق جديدة.

And one of these resulting polymers was immediately very weird.

وكانت إحدى هذه البوليمرات الناتجة غريبة جدًا على الفور.

Named Kevlar, this alternating blend of 1,4-phenylene-diamine

يتحد هذا المزيج المتناوب المكون من 1.4-فينيلين-ديامين وكلوريد تيريفثالويل

and terephthaloyl chloride combine at the molecular level

على المستوى الجزيئي ليشكل سلسلة من السلاسل المتوازية،

to form a series of parallel chains.

ويُطلق عليه اسم كيفلر.

At rest, these chains align in strict rows,

في حالة الراحة، تتماشى هذه السلاسل في صفوف صارمة،

giving the polymer order and crystalline strength.

مما يعطي ترتيب البوليمر والقوة البلورية.

But when pressure is applied, the chains wriggle around,

ولكن عند الضغط، تتلوى السلاسل،

allowing the material to flow like a liquid.

مما يسمح للمادة بالتدفق مثل السائل.

This so-called liquid crystal polymer was unprecedented,

كان هذا ما يسمى بالبوليمر البلوري السائل غير مسبوق،

and when Kwolek’s team spun the viscous fluid into a fiber,

وعندما قام فريق Kwolek بتحويل السائل اللزج إلى ألياف،

the results were better than they could have hoped.

كانت النتائج أفضل مما كانوا يأملون.

Not only were the fibers flexible and resistant to heat, acid,

لم تكن الألياف مرنة ومقاومة للحرارة والحمض

and various chemicals,

والمواد الكيميائية المختلفة،

when woven together, they were also stronger than steel.

بل كانت أيضًا أقوى من الفولاذ عند نسجها معًا.

Metals are incredibly sturdy because of their unique atomic bonds.

المعادن قوية بشكل لا يصدق بسبب روابطها الذرية الفريدة.

Where non-metal molecules are typically held together by the attraction

عندما ترتبط الجزيئات غير المعدنية عادةً ببعضها البعض عن طريق التجاذب

between a nucleus and a set number of electrons,

بين النواة وعدد محدد من الإلكترونات، فإن النوى

metal nuclei are surrounded by a sea of shared electrons.

المعدنية محاطة ببحر من الإلكترونات المشتركة.

It takes a ton of energy to overcome the strength and resiliency

يتطلب الأمر الكثير من الطاقة للتغلب على قوة ومرونة

of these countless bonds.

هذه الروابط التي لا تعد ولا تحصى.

So when a bullet hits a steel plate,

لذلك عندما تصطدم رصاصة بلوحة فولاذية،

the material can usually absorb all the impact’s energy

يمكن للمادة عادةً امتصاص كل طاقة التأثير

before the metal is pierced.

قبل ثقب المعدن.

Compare this to a bullet hitting wood.

قارن هذا برصاصة تضرب الخشب.

The bonds holding wood together require much less energy to break,

تتطلب الروابط التي تربط الخشب معًا طاقة أقل بكثير للكسر،

which is why bullets can travel much further through wood than metal.

وهذا هو السبب في أن الرصاص يمكن أن ينتقل عبر الخشب لمسافة أبعد من المعدن.

Kevlar’s atomic bonds are also weaker than metal’s.

كما أن روابط كيفلر الذرية أضعف من الروابط المعدنية.

But it compensates with a huge number of hydrogen bonds.

لكنها تعوض بعدد كبير من الروابط الهيدروجينية.

While not as strong as the atomic bonds within molecules,

على الرغم من أنها ليست قوية مثل الروابط الذرية داخل الجزيئات، إلا

the attraction of hydrogen atoms and oxygen atoms between molecules

أن جذب ذرات الهيدروجين وذرات الأكسجين بين الجزيئات يتطلب

also requires a huge amount of energy to overcome.

أيضًا قدرًا هائلاً من الطاقة للتغلب عليها.

And when threads of Kevlar’s polymer chains are woven into fabric,

وعندما يتم نسج خيوط سلاسل بوليمر Kevlar في القماش، تتضاعف

this strength is multiplied.

هذه القوة.

When a bullet hits Kevlar, the mesh of highly aligned, liquid-like chains

عندما تصطدم رصاصة بكيفلر، تمتص شبكة السلاسل شديدة المحاذاة الشبيهة بالسائل

absorb huge amounts of energy,

كميات هائلة من الطاقة،

wiggling wildly while still clinging to their neighboring chains

وتهتز بعنف بينما لا تزال تتشبث بالسلاسل المجاورة لها

via hydrogen bonds.

عبر روابط هيدروجينية.

And even if a bullet does have enough energy to penetrate the Kevlar,

وحتى لو كانت الرصاصة تمتلك طاقة كافية لاختراق كيفلر،

it would be moving considerably slower with much less destructive force.

فإنها ستتحرك بشكل أبطأ بكثير مع قوة تدميرية أقل بكثير.

Of course, Kevlar is not immune to everything.

بالطبع، كيفلر ليس محصنًا ضد كل شيء.

Strong forces can still be felt through the fabric,

لا يزال من الممكن الشعور بالقوى القوية من خلال النسيج،

and its fibers gradually lose strength under ultraviolet light.

وتفقد أليافه تدريجيًا قوتها تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية.

Additionally, new liquid crystal fibers hold up better against acid.

بالإضافة اذلك، فالألياف البلورية السائلة الجديدة تصمد بشكل أفضل ضد الأحماض.

But Kwolek’s invention remains one of the most versatile

لكن اختراع Kwolek لا يزال أحد أكثر المواد تنوعًا

and widely used materials on Earth.

واستخدامًا على وجه الأرض.

Today, companies rely on Kevlar’s lightweight impact resistance

تعتمد الشركات اليوم على مقاومة الصدمات الخفيفة

and durability in helmets, kayaks, spacecraft, and automobiles.

والمتانة من Kevlar في الخوذات وقوارب الكاياك والمركبات الفضائية والسيارات.

Speakers sometimes use Kevlar because it can push air efficiently

تستخدم مكبرات الصوت أحيانًا Kevlar لأنه يمكن أن يدفع الهواء بكفاءة

and quickly come to a dead stop when you pause your music.

ويصل بسرعة إلى طريق مسدود عند إيقاف الموسيقى مؤقتًا.

And yes, it also makes excellent tires.

ونعم، إنها تصنع أيضًا إطارات ممتازة.