How do bulletproof vests work? - Max G. Levy

תרגום: zeeva livshitz עריכה: Ido Dekkers

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

עד שנת 1975, ריצ’רד דייויס נורה בחזה מטווח קרוב 192 פעמים.

But not only was he completely healthy,

אבל לא רק שהוא היה בריא לחלוטין,

each of these bullets had been shot by Davis himself

כל אחד מהכדורים האלה נורה על ידי דייויס עצמו

as part of a demonstration to sell his new product:

כחלק מהדגמה למכירת המוצר החדש שלו:

the bulletproof vest.

האפוד חסין הכדורים.

Playing with firearms is always a bad idea,

לשחק עם כלי נשק זה תמיד רעיון רע,

but after testing his design on empty vests,

אך לאחר שבדק את העיצוב שלו על אפודים ריקים,

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

דייויס השתכנע שיריית כדור בעצמו היא הדרך היחידה

to prove the vest’s efficacy.

להוכיח את יעילות האפוד.

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

וכשאנשים ראו את דיוויס מתרחק רק עם קצת כאב צורב

a minor cut,

וחתך קל,

they may have stopped questioning his sanity

ייתכן שהם יפסיקו להטיל ספק בשפיותו

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

ויתחילו לתהות איך בגד קל וגמיש כזה

could stop a bullet.

יכול לעצור כדור.

The secret was in the material:

הסוד היה בחומר:

a synthetic fiber invented a decade earlier

סיב סינטטי שהומצא עשור קודם לכן

by a material chemist named Stephanie Kwolek.

על ידי כימאית חומרים בשם סטפני קוולק.

Her employers at DuPont had found huge success with nylon,

מעסיקיה בדופונט זכו להצלחה עצומה עם ניילון,

the world's first synthetic fiber,

הסיבים הסינתטיים הראשונים בעולם,

and they wanted Kwolek to create something even stronger

והם רצו שקוולק תיצור משהו חזק עוד יותר

they could use to mass produce durable, lightweight tires.

שיוכלו להשתמש בו לייצור המוני של צמיגים עמידים וקלי משקל.

Like all synthetic fibers, nylon is a polymer:

כמו כל הסיבים הסינתטיים, ניילון הוא פולימר:

a long chain of repeating molecules, or monomers.

שרשרת ארוכה של מולקולות חוזרות, או מונומרים.

While some polymers repeat the same monomer over and over,

בעוד שחלק מהפולימרים חוזרים על אותו מונומר שוב ושוב,

others chain multiple monomers in a steady pattern.

אחרים משרשרים מונומרים מרובים בתבנית יציבה.

It’s these two variables—

שני המשתנים האלה -

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

איזה מולקולות מעורבות ואיך הן מתחברות אחת לשניה -

that give each polymer its unique properties.

שנותנות לכל פולימר את התכונות הייחודיות שלו.

So, seeking to build on the strengths of nylon,

לכן, כשביקשה לבנות על נקודות החוזק של ניילון,

Kwolek began a lengthy process of trial and error,

החלה קוולק בתהליך ממושך של ניסוי וטעייה,

combining various monomers in novel ways.

בשילוב מונומרים שונים בדרכים חדשות.

And one of these resulting polymers was immediately very weird.

ואחד הפולימרים שהתקבלו היה מייד מוזר מאוד.

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

תערובת חלופית זו של 1,4-פנילן-דיאמין

and terephthaloyl chloride combine at the molecular level

וטרפתלויל כלוריד, משתלבת ברמה המולקולרית

to form a series of parallel chains.

ויוצרת סדרה של שרשראות מקבילות.

At rest, these chains align in strict rows,

במנוחה, שרשראות אלה מתיישרות בשורות קפדניות,

giving the polymer order and crystalline strength.

ומעניקות לפולימר סדר וחוזק גבישי.

But when pressure is applied, the chains wriggle around,

אך כאשר מופעל לחץ, השרשראות מתפתלות

allowing the material to flow like a liquid.

ומאפשרות לחומר לזרום כמו נוזל.

This so-called liquid crystal polymer was unprecedented,

מה שנקרא פולימר גבישי נוזלי זה היה חסר תקדים,

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

וכאשר צוותה של קוולק סובב את הנוזל הצמיגי לסיב,

the results were better than they could have hoped.

התוצאות היו טובות יותר ממה שהם יכלו לקוות.

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

לא רק שהסיבים היו גמישים ועמידים בפני חום, חומצה

and various chemicals,

וכימיקלים שונים,

when woven together, they were also stronger than steel.

כשהם נארגים יחד, הם גם היו חזקים יותר מפלדה.

Metals are incredibly sturdy because of their unique atomic bonds.

מתכות הן יציבות להפליא בגלל הקשרים האטומיים הייחודיים שלהן.

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

כאשר מולקולות שאינן מתכתיות מוחזקות בדרך כלל יחד על ידי המשיכה

between a nucleus and a set number of electrons,

בין גרעין למספר מוגדר של אלקטרונים,

metal nuclei are surrounded by a sea of shared electrons.

גרעיני מתכת מוקפים בים של אלקטרונים משותפים.

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

לוקח המון אנרגיה כדי להתגבר על הכוח והחוסן

of these countless bonds.

של אינספור הקשרים האלה.

So when a bullet hits a steel plate,

אז כאשר כדור פוגע בפלטת פלדה,

the material can usually absorb all the impact’s energy

החומר יכול בדרך כלל לספוג את כל אנרגיית הפגיעה

before the metal is pierced.

לפני שהמתכת מנוקבת.

Compare this to a bullet hitting wood.

השוו את זה לכדור שפוגע בעץ.

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

הקשרים המחזיקים עץ יחד דורשים הרבה פחות אנרגיה כדי להישבר,

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

וזו הסיבה שכדורים יכולים לנוע הרבה יותר רחוק בעץ מאשר במתכת.

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

הקשרים האטומיים של קבלאר חלשים יותר משל מתכת.

But it compensates with a huge number of hydrogen bonds.

אבל הוא מפצה עם מספר עצום של קשרי מימן.

While not as strong as the atomic bonds within molecules,

אמנם לא חזקה כמו הקשרים האטומיים בתוך מולקולות,

the attraction of hydrogen atoms and oxygen atoms between molecules

אך המשיכה של אטומי מימן ואטומי חמצן בין מולקולות

also requires a huge amount of energy to overcome.

דורשת גם כמות עצומה של אנרגיה כדי להתגבר עליה.

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

וכאשר חוטים של שרשראות הפולימר של קבלאר שזורים בבד,

this strength is multiplied.

חוזק זה מוכפל.

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

כאשר כדור פוגע בקבלאר, רשת השרשראות המיושרות מאוד דמויות נוזלים

absorb huge amounts of energy,

סופגת כמויות אדירות של אנרגיה,

רועדת בפראות אבל עדיין נצמדת לשרשראות השכנות שלה

wiggling wildly while still clinging to their neighboring chains

via hydrogen bonds.

באמצעות קשרי מימן.

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

וגם אם לכדור יש מספיק אנרגיה כדי לחדור לקבלאר,

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

הוא יעבור לאט במידה ניכרת עם כוח הרבה פחות הרסני.

Of course, Kevlar is not immune to everything.

כמובן, קבלאר אינו חסין בפני הכל.

Strong forces can still be felt through the fabric,

עדיין ניתן לחוש כוחות חזקים דרך הבד,

and its fibers gradually lose strength under ultraviolet light.

וסיביו מאבדים בהדרגה כוח תחת אור אולטרה סגול.

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

בנוסף, סיבי גביש נוזלי חדשים מחזיקים טוב יותר נגד חומצה.

But Kwolek’s invention remains one of the most versatile

אבל המצאתה של קוולק נותרה אחד החומרים המגוונים

and widely used materials on Earth.

והנפוצים ביותר על פני כדור הארץ.

Today, companies rely on Kevlar’s lightweight impact resistance

כיום, חברות מסתמכות על עמידות קלה בפני פגיעות

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

והעמידות של קבלאר בקסדות, קיאקים, חלליות ומכוניות.

Speakers sometimes use Kevlar because it can push air efficiently

רמקולים משתמשים לפעמים בקבלאר מכיוון שהוא יכול לדחוף אוויר ביעילות

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

ובמהירות להגיע לעצירה מוחלטת כשאתם משהים את המוזיקה שלכם.

And yes, it also makes excellent tires.

וכן, הוא גם יוצר צמיגים מצוינים.