How do bulletproof vests work? - Max G. Levy

Vertaald door: Dick Stada Nagekeken door: Tahlia Flora

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

In 1975 was Richard Davis al 192 keer van dichtbij op de borst geschoten.

But not only was he completely healthy,

Maar hij was niet alleen volkomen gezond,

each of these bullets had been shot by Davis himself

al die kogels waren door Davis zelf afgevuurd

as part of a demonstration to sell his new product:

als demonstratie om zijn nieuwe product te verkopen:

the bulletproof vest.

het kogelvrij vest.

Playing with firearms is always a bad idea,

Met vuurwapens spelen is nooit een goed idee,

but after testing his design on empty vests,

maar nadat hij zijn ontwerp had getest op lege vesten,

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

raakte Davis ervan overtuigd dat zelf een kogel opvangen

de enige manier was om de effectiviteit van het vest te bewijzen.

to prove the vest’s efficacy.

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

En toen mensen Davis zagen weglopen

met alleen stekende pijn en een sneetje,

a minor cut,

they may have stopped questioning his sanity

zullen ze niet meer aan zijn verstand getwijfeld hebben

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

en begonnen ze zich af te vragen hoe zo’n licht, flexibel kledingstuk

could stop a bullet.

een kogel kon stoppen.

The secret was in the material:

Het geheim zat hem in het materiaal:

a synthetic fiber invented a decade earlier

een synthetische vezel die tien jaar eerder was uitgevonden

by a material chemist named Stephanie Kwolek.

door een materiaalchemicus met de naam Stephanie Kwolek.

Her employers at DuPont had found huge success with nylon,

Haar werkgevers bij DuPont hadden enorm veel succes geboekt met nylon,

the world's first synthetic fiber,

de eerste synthetische vezel ter wereld,

and they wanted Kwolek to create something even stronger

en ze wilden dat Kwolek iets zou maken dat nóg sterker was

they could use to mass produce durable, lightweight tires.

en dat ze konden gebruiken om massaal duurzame, lichtgewicht banden te maken.

Like all synthetic fibers, nylon is a polymer:

Zoals elke synthetische vezel is nylon een polymeer:

a long chain of repeating molecules, or monomers.

een lange keten van herhalende moleculen of monomeren.

While some polymers repeat the same monomer over and over,

Terwijl sommige polymeren hetzelfde monomeer steeds herhalen,

others chain multiple monomers in a steady pattern.

ketenen andere meerdere monomeren volgens een vast patroon.

It’s these two variables—

Het zijn deze twee variabelen,

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

welke moleculen erbij betrokken zijn en hoe ze zich aan elkaar binden,

that give each polymer its unique properties.

die elk polymeer zijn unieke eigenschappen geven.

So, seeking to build on the strengths of nylon,

Om voort te bouwen op de sterke punten van nylon,

Kwolek began a lengthy process of trial and error,

begon Kwolek aan een langdurig proces van vallen en opstaan,

combining various monomers in novel ways.

door verschillende monomeren op nieuwe manieren te combineren.

And one of these resulting polymers was immediately very weird.

Een van de polymeren die daaruit voortkwam was meteen heel raar.

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

Dit ‘kevlar’, een wisselend mengsel

van 1,4-fenyleendiamine en tereftaloylchloride,

and terephthaloyl chloride combine at the molecular level

wordt op moleculair niveau gecombineerd

to form a series of parallel chains.

om een reeks parallelle ketens te vormen.

At rest, these chains align in strict rows,

In rust zijn deze ketens in strikte rijen uitgelijnd,

giving the polymer order and crystalline strength.

wat het polymeer belastbaarheid en kristallijne sterkte geeft.

But when pressure is applied, the chains wriggle around,

Maar als er druk wordt uitgeoefend, gaan de ketens wiebelen,

allowing the material to flow like a liquid.

waardoor het materiaal als een vloeistof kan stromen.

This so-called liquid crystal polymer was unprecedented,

Dit zogenaamde vloeibare kristalpolymeer bleek ongekend.

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

Toen het team van Kwolek van de stroperige vloeistof een vezel spon,

the results were better than they could have hoped.

waren de resultaten beter dan ze hadden gehoopt.

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

De vezels waren niet alleen flexibel en bestand tegen hitte, zuur

and various chemicals,

en allerlei chemicaliën --

when woven together, they were also stronger than steel.

wanneer ze samengeweven werden, waren ze ook sterker dan staal.

Metals are incredibly sturdy because of their unique atomic bonds.

Metalen zijn ongelooflijk robuust vanwege hun unieke atoombindingen.

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

Waar niet-metaalmoleculen doorgaans aan elkaar plakken

door de aantrekking tussen een kern en een bepaald aantal elektronen,

between a nucleus and a set number of electrons,

metal nuclei are surrounded by a sea of shared electrons.

worden metaalkernen omgeven door een zee van gedeelde elektronen.

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

Het kost enorm veel energie om de kracht en veerkracht

of these countless bonds.

van deze talloze verbindingen te overwinnen.

So when a bullet hits a steel plate,

Dus wanneer een kogel een stalen plaat raakt,

the material can usually absorb all the impact’s energy

kan het materiaal meestal alle energie van de inslag absorberen

before the metal is pierced.

voordat het metaal wordt doorboord.

Compare this to a bullet hitting wood.

Vergelijk dit eens met een kogel die hout raakt.

De verbindingen die hout bij elkaar houden

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

gaan met veel minder energie kapot.

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

Daarom dringen kogels veel verder in hout dan in metaal.

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

De atomaire bindingen van kevlar zijn ook zwakker dan die van metaal.

But it compensates with a huge number of hydrogen bonds.

Maar dat wordt gecompenseerd met een groot aantal waterstofbindingen.

While not as strong as the atomic bonds within molecules,

Hoewel ze niet zo sterk zijn als de atomaire bindingen in moleculen,

the attraction of hydrogen atoms and oxygen atoms between molecules

vereist het overwinnen van de aantrekkingskracht

van water- en zuurstofatomen tussen de moleculen

also requires a huge amount of energy to overcome.

ook een enorme hoeveelheid energie.

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

En wanneer draden van de polymeerketens van kevlar worden meegeweven in weefsel,

this strength is multiplied.

wordt het vele malen sterker.

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

Wanneer een kogel kevlar raakt, absorberen de geordende, vloeistofachtige ketens

absorb huge amounts of energy,

enorme hoeveelheden energie,

wiggling wildly while still clinging to their neighboring chains

waarbij ze wild wiebelen, maar zich nog steeds vastklampen

aan hun buurketens via waterstofbindingen.

via hydrogen bonds.

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

En zelfs als een kogel genoeg energie heeft om het kevlar binnen te dringen,

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

dan gaat hij aanzienlijk langzamer met veel minder vernietigende kracht.

Of course, Kevlar is not immune to everything.

Natuurlijk is kevlar niet overal resistent voor.

Strong forces can still be felt through the fabric,

Je voelt nog steeds sterke krachten door het weefsel heen

and its fibers gradually lose strength under ultraviolet light.

en de vezels verliezen geleidelijk aan kracht onder ultraviolet licht.

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

En nieuwe vloeibare kristalvezels zijn ook nog beter bestand tegen zuur.

But Kwolek’s invention remains one of the most versatile

Maar Kwoleks uitvinding blijft een van de meest veelzijdige

and widely used materials on Earth.

en meest gebruikte materialen op aarde.

Today, companies rely on Kevlar’s lightweight impact resistance

Tegenwoordig vertrouwen bedrijven

op de lichtgewicht slagvastheid en duurzaamheid van kevlar

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

in helmen, kajaks, ruimtevaartuigen en auto’s.

Speakers sometimes use Kevlar because it can push air efficiently

Luidsprekers maken soms gebruik van kevlar omdat het de lucht efficiënt beweegt

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

en snel tot stilstand komt wanneer je de muziek pauzeert.

And yes, it also makes excellent tires.

En inderdaad, je maakt er ook uitstekende banden mee.