How do bulletproof vests work? - Max G. Levy

Translator: Mohammad Badsar Reviewer: shirin etebar

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

در سال ۱۹۷۵ به قفسه سینه ریچارد دیویس از نزدیک ۱۹۲ بار شلیک شده بود.

But not only was he completely healthy,

اما او نه تنها کاملاً سالم بود،

each of these bullets had been shot by Davis himself

بلکه گلوله‌ها توسط خود دیویس شلیک شده بود

as part of a demonstration to sell his new product:

به عنوان نمایشی برای فروش محصول جدید خودش:

the bulletproof vest.

جلیقه ضد گلوله.

Playing with firearms is always a bad idea,

بازی با سلاح گرم همیشه ایده بدی است،

but after testing his design on empty vests,

اما بعد از آزمایش طرح خود روی جلیقه‌های خالی

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

دیویس متقاعد شد که شلیک به خودش تنها راه

to prove the vest’s efficacy.

برای اثبات کارایی جلیقه است.

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

وقتی مردم دیدند که دیویس فقط با کمی درد و یک بریدگی جزئی

a minor cut,

قادر به راه رفتن است،

they may have stopped questioning his sanity

از زیر سوال بردن سلامت روان وی دست کشیدند

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

و متعجب شدند که چگونه لباسی چنین سبک و انعطاف‌پذیر،

could stop a bullet.

می‌تواند گلوله رو متوقف کند.

The secret was in the material:

راز در مواد سازنده بود:

a synthetic fiber invented a decade earlier

یک الیاف مصنوعی که ۱۰ سال قبل اختراع شده بود

by a material chemist named Stephanie Kwolek.

توسط یک شیمیدان مواد به نام استفانی کولک

Her employers at DuPont had found huge success with nylon,

کارفرماهای او در دوپون با نایلون موفقیت عظیمی کسب کرده بودند،

the world's first synthetic fiber,

اولین الیاف مصنوعی جهان،

and they wanted Kwolek to create something even stronger

آن‌ها از کولک خواستند ماده قویتری بسازد

they could use to mass produce durable, lightweight tires.

تا بتوانند تایرهای بادوام و سبک را تولید انبوه کنند.

Like all synthetic fibers, nylon is a polymer:

نایلون هم مثل تمام الیاف مصنوعی یک پلیمر است:

a long chain of repeating molecules, or monomers.

یک رشته بلند ازملکول‌ها یا مونومرهای تکراری.

While some polymers repeat the same monomer over and over,

در حالی که بعضی پلیمرها از تکرار یک مونومر یکسان تشکیل شده‌اند،

others chain multiple monomers in a steady pattern.

بقیه، مونومرهای چندتایی با الگوی ثابت را زنجیر می‌کنند.

It’s these two variables—

این دو متغیر هستند -

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

اینکه چه ملکول‌هایی هستند و نحوه اتصال آن‌ها با یکدیگر چگونه است-

that give each polymer its unique properties.

که به هر پلیمر خواص منحصر به فردش را می‌دهد.

So, seeking to build on the strengths of nylon,

بنابراین، با اتکا به نقاط قوت نایلون،

Kwolek began a lengthy process of trial and error,

کولک یک سری طولانی از آزمون و خطا را آغاز کرد،

combining various monomers in novel ways.

ترکیب مونومرهای مختلف به روش‌های جدید.

And one of these resulting polymers was immediately very weird.

یکی از پلیمرهای ایجاد شده بسیار عجیب بود.

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

این ترکیب جایگزین کولار نامگذاری شد و در سطح مولکولی

and terephthaloyl chloride combine at the molecular level

از ۱-۴- فنیلن دیامین و ترفتالوئیل کلرید

to form a series of parallel chains.

که یک سری زنجیرهای موازی هستند تشکیل می‌شد.

At rest, these chains align in strict rows,

در حالت عادی این زنجیرها در ردیف‌های سخت قرار می‌گیرند،

giving the polymer order and crystalline strength.

و به پلیمر نظم و استحکام کریستالی می‌دهد.

But when pressure is applied, the chains wriggle around,

موقع اعمال فشار زنجیرها به اطراف می‌چرخند،

allowing the material to flow like a liquid.

و اجازه می‌دهند این ماده مثل مایع روان شود.

This so-called liquid crystal polymer was unprecedented,

این پلیمر کریستال مایع موسوم، بی‌سابقه بود

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

و وقتی تیم کولک این سیال لزج را به شکل فیبر در آورد،

the results were better than they could have hoped.

نتایج بهتر از آن چیزی بود که انتظار داشتند.

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

نه تنها فیبرها انعطاف پذیر و مقاوم در برابر حرارت، اسید،

and various chemicals,

و مواد شیمیایی مختلف بودند،

when woven together, they were also stronger than steel.

وقتی بهم بافته می‌شدند، از فولاد هم مستحکم‌تر بودند.

Metals are incredibly sturdy because of their unique atomic bonds.

فلزات به علت پیوند اتمی منحصر به فرد خیلی محکم هستند.

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

در حالی که مولکول‌های غیرفلزات با جاذبه بین هسته

between a nucleus and a set number of electrons,

و تعدادی الکترون کنار هم می‌مانند،

metal nuclei are surrounded by a sea of shared electrons.

هسته فلزات با دریایی از الکترون‌های مشترک احاطه می‌شود.

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

غلبه بر استحکام و قوام این پیوندهای بی‌شمار

of these countless bonds.

انرژی بسیار زیادی می‌طلبد.

So when a bullet hits a steel plate,

وقتی یک گلوله به یک صفحه فولادی برخورد می‌کند،

the material can usually absorb all the impact’s energy

معمولا این ماده می‌تواند تمام انرژی ضربه را جذب کند

before the metal is pierced.

قبل از اینکه فلز سوراخ شود.

Compare this to a bullet hitting wood.

این را با اصابت گلوله به چوب مقایسه کنید.

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

در چوب شکستن پیوندها انرژی بسیار کمتری نیازدارد،

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

و به همین دلیل گلوله‌ها در چوب بسیار بیشتر از فلز حرکت می‌کنند.

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

پیوند اتمی کولار هم ضعیف‌تر از فلزات است.

But it compensates with a huge number of hydrogen bonds.

اما با پیوندهای هیدروژنی زیاد، جبران می‌شود.

While not as strong as the atomic bonds within molecules,

در حالی که مثل پیوند اتمی درون مولکولی قوی نیستند،

the attraction of hydrogen atoms and oxygen atoms between molecules

جاذبه بین اتم‌های هیدروژن و اکسیژن بین مولکول‌ها

also requires a huge amount of energy to overcome.

برای شکستن به مقدار زیادی انرژی نیاز دارد.

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

و وقتی زنجیرهای پلیمری کولار در قالب پارچه به هم بافته شوند،

this strength is multiplied.

قدرتش چند برابر می‌شود.

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

وقتی گلوله به کولار می‌خورد شبکه بسیار منظم از زنجیرهای مایع‌مانند

absorb huge amounts of energy,

قسمت بسیار زیادی از انرژی را جذب میکنند،

wiggling wildly while still clinging to their neighboring chains

به طور وسیعی موج می‌زنند ولی همچنان ارتباط با زنجیرهای همسایه را

via hydrogen bonds.

بواسطه پیوندهای هیدروژنی حفظ می‌کنند.

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

حتی اگر یک گلوله انرژی کافی برای نفوذ در کولار را داشته باشد،

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

بسیار کندتر حرکت خواهد کرد و نیروی مخرب بسیار کمتری خواهد داشت.

Of course, Kevlar is not immune to everything.

البته کولار در برابر همه چیز مصون نیست.

Strong forces can still be felt through the fabric,

نیروهای قوی همچنان ازطریق پارچه احساس می‌شوند،

and its fibers gradually lose strength under ultraviolet light.

و نیز به تدریج در برابر نور فرابنفش استحکامش را از دست می‌دهد.

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

به علاوه الیاف کریستال مایع جدید در برابر اسید مقاومت بهتری دارند.

But Kwolek’s invention remains one of the most versatile

اما اختراع کولک هنوز یکی از بهترین‌ها

and widely used materials on Earth.

و از پرکاربردترین‌ها روی زمین است.

Today, companies rely on Kevlar’s lightweight impact resistance

امروزه شرکت‌ها به مقاومت و سبکی کولار متکی هستند

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

در کلاه ایمنی، کایاک، فضاپیما و اتومبیل.

Speakers sometimes use Kevlar because it can push air efficiently

و گاهی در بلندگوها از کولار استفاده می‌شود چون می‌تواند هوا را

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

به صورت موثر فشرده ساخته و هنگام توقف موسیقی صدا را سریعا قطع کند.

And yes, it also makes excellent tires.

والبته، از آن لاستیک‌های عالی نیز می‌سازند.