How do bulletproof vests work? - Max G. Levy

Übersetzung: Philipp Haubold Lektorat: Natalie Solbach

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

1975 wurde Richard Davis 192 Mal aus nächster Nähe in die Brust geschossen.

But not only was he completely healthy,

Doch er war nicht nur völlig gesund,

each of these bullets had been shot by Davis himself

jede dieser Kugeln war von Davis selbst abgefeuert worden,

as part of a demonstration to sell his new product:

um sein neuestes Produkt zu verkaufen:

the bulletproof vest.

Die kugelsichere Weste.

Playing with firearms is always a bad idea,

Mit Schusswaffen zu spielen ist immer eine schlechte Idee,

but after testing his design on empty vests,

aber nachdem er seinen Entwurf mit leeren Westen getestet hatte,

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

war Davis überzeugt,

dass er die Wirksamkeit der Weste nur beweisen könnte,

to prove the vest’s efficacy.

indem er sich selbst eine Kugel einfinge.

Und als die Leute sahen, wie Davis mit nichts als stechenden Schmerz

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

a minor cut,

und einem kleinen Schnitt davonkam,

they may have stopped questioning his sanity

hörten sie möglicherweise auf, seinen Verstand in Frage zu stellen,

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

und fragten sich, wie ein so leichtes, flexibles Kleidungsstück

could stop a bullet.

eine Kugel aufhalten konnte.

The secret was in the material:

Das Geheimnis lag im Material:

a synthetic fiber invented a decade earlier

Eine synthetische Faser, die ein Jahrzehnt zuvor

by a material chemist named Stephanie Kwolek.

von der Materialchemikerin Stephanie Kwolek erfunden wurde.

Her employers at DuPont had found huge success with nylon,

Ihre Arbeitgeber bei DuPont hatten großen Erfolg mit Nylon,

the world's first synthetic fiber,

der ersten synthetischen Faser der Welt,

and they wanted Kwolek to create something even stronger

und sie wollten, dass Kwolek etwas noch Stärkeres entwickelte,

they could use to mass produce durable, lightweight tires.

mit dem die Massenproduktion langlebiger, leichter Reifen möglich wäre.

Like all synthetic fibers, nylon is a polymer:

Wie alle synthetischen Fasern ist Nylon ein Polymer:

a long chain of repeating molecules, or monomers.

eine lange Kette sich wiederholender Moleküle beziehungsweise Monomere.

While some polymers repeat the same monomer over and over,

Bei einigen Polymeren werden immer die gleichen Monomere aneinandergereiht,

others chain multiple monomers in a steady pattern.

bei anderen verschiedene Monomere in einem wiederkehrenden Muster.

It’s these two variables—

Es sind diese beiden Variablen --

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

welche Moleküle beteiligt sind und wie sie sich aneinander binden --

that give each polymer its unique properties.

die jedem Polymer seine einzigartigen Eigenschaften verleihen.

So, seeking to build on the strengths of nylon,

In dem Bestreben, auf den Stärken von Nylon aufzubauen,

Kwolek began a lengthy process of trial and error,

startete Kwolek eine langwierige Testphase,

combining various monomers in novel ways.

in der verschiedene Monomere auf neuartige Weise kombiniert wurden.

And one of these resulting polymers was immediately very weird.

Und eines der entstandenen Polymere war sofort sehr seltsam.

Es wurde Kevlar genannt.

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

Diese abwechselnde Mischung aus 1,4-Phenylendiamin

and terephthaloyl chloride combine at the molecular level

und Terephthaloylchlorid verbindet sich auf molekularer Ebene

to form a series of parallel chains.

zu einer Reihe paralleler Ketten.

At rest, these chains align in strict rows,

Im Ruhezustand ordnen sich diese Ketten in strengen Reihen an,

giving the polymer order and crystalline strength.

was dem Polymer Ordnung und eine kristalline Festigkeit verleiht.

But when pressure is applied, the chains wriggle around,

Wenn jedoch Druck ausgeübt wird, winden sich die Ketten,

allowing the material to flow like a liquid.

sodass das Material wie eine Flüssigkeit fließen kann.

This so-called liquid crystal polymer was unprecedented,

Dieses sogenannte Flüssigkristallpolymer war beispiellos,

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

und als Kwoleks Team die zähe Flüssigkeit zu einer Faser spann,

the results were better than they could have hoped.

waren die Ergebnisse besser als erhofft.

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

Die Fasern waren nicht nur flexibel und widerstandsfähig gegen Hitze, Säure

and various chemicals,

und verschiedene Chemikalien,

when woven together, they were also stronger than steel.

wenn sie miteinander verwoben waren, sie waren auch fester als Stahl.

Metals are incredibly sturdy because of their unique atomic bonds.

Metalle sind aufgrund ihrer einzigartigen Atombindungen unglaublich robust.

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

Während Nichtmetallmoleküle normalerweise durch die Anziehung zwischen einem Kern

between a nucleus and a set number of electrons,

und einer bestimmten Anzahl von Elektronen zusammengehalten werden,

metal nuclei are surrounded by a sea of shared electrons.

sind Metallkerne von einem Meer gemeinsamer Elektronen umgeben.

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

Es erfordert eine Menge Energie, um die Stärke und Widerstandsfähigkeit

of these countless bonds.

dieser unzähligen Bindungen zu überwinden.

So when a bullet hits a steel plate,

Wenn also eine Kugel auf eine Stahlplatte trifft,

the material can usually absorb all the impact’s energy

kann das Material normalerweise die gesamte Aufprallenergie absorbieren,

before the metal is pierced.

bevor das Metall durchbohrt wird.

Compare this to a bullet hitting wood.

Vergleiche das mit einer Kugel, die auf Holz trifft.

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

Um die Bindungen von Holz zu zerstören, ist viel weniger Energie nötig,

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

weshalb Kugeln viel tiefer in Holz eindringen können als in Metall.

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

Die Atombindungen von Kevlar sind auch schwächer als die von Metall.

But it compensates with a huge number of hydrogen bonds.

Es gleicht dies jedoch durch eine große Anzahl von Wasserstoffbrücken aus.

While not as strong as the atomic bonds within molecules,

Die Anziehung von Wasserstoff- und Sauerstoffatomen zwischen Molekülen

the attraction of hydrogen atoms and oxygen atoms between molecules

ist zwar nicht so stark wie die Bindungen innerhalb von Molekülen,

also requires a huge amount of energy to overcome.

erfordert aber auch eine enorme Menge an Energie, um sie zu überwinden.

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

Und wenn Fäden aus den Polymerketten von Kevlar in ein Gewebe eingewebt werden,

this strength is multiplied.

vervielfacht sich diese Festigkeit.

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

Wenn eine Kugel auf Kevlar trifft, absorbiert das Geflecht

aus streng angeordneten, flüssigkeitsähnlichen Ketten

absorb huge amounts of energy,

riesige Mengen an Energie.

wiggling wildly while still clinging to their neighboring chains

Es wackelt wild, während es immer noch

über Wasserstoffbrücken an den benachbarten Ketten haftet.

via hydrogen bonds.

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

Selbst wenn eine Kugel genug Energie hat, um das Kevlar zu durchdringen,

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

würde sie sich deutlich langsamer bewegen und mit viel geringerer Zerstörungskraft.

Of course, Kevlar is not immune to everything.

Natürlich ist Kevlar nicht gegen alles gefeit.

Strong forces can still be felt through the fabric,

Starke Kräfte können immer noch durch das Gewebe hindurch gespürt werden

and its fibers gradually lose strength under ultraviolet light.

und seine Fasern verlieren unter UV-Licht allmählich an Stabilität.

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

Außerdem halten neue Flüssigkristallfasern auch Säuren besser stand.

Kwoleks Erfindung ist jedoch nach wie vor eines der vielseitigsten

But Kwolek’s invention remains one of the most versatile

and widely used materials on Earth.

und am weitesten verbreiteten Materialien auf der Erde.

Today, companies rely on Kevlar’s lightweight impact resistance

Heute verlassen sich Unternehmen bei Helmen, Kajaks, Raumfahrzeugen

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

und Automobilen auf die leichtgewichtige Stoßfestigkeit und Haltbarkeit von Kevlar.

Speakers sometimes use Kevlar because it can push air efficiently

In Lautsprechern wird Kevlar manchmal verwendet,

weil es die Luft effizient hindurchpresst

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

und schnell zum Stillstand kommt, wenn man die Musik ausschaltet.

And yes, it also makes excellent tires.

Und ja, es eignet sich auch hervorragend für Reifen.