How do bulletproof vests work? - Max G. Levy

Tradutor: Ana Sofia Ferreira Revisora: Eliana Santos

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

Em 1975, Richard Davis foi baleado no peito 192 vezes à queima-roupa.

But not only was he completely healthy,

Mas não só estava completamente saudável,

each of these bullets had been shot by Davis himself

como todas essas balas foram disparadas pelo próprio Davis

as part of a demonstration to sell his new product:

como demonstração para vender o seu novo produto:

the bulletproof vest.

o colete à prova de bala.

Playing with firearms is always a bad idea,

Brincar com armas de fogo é sempre uma má ideia,

but after testing his design on empty vests,

mas depois de testar a sua criação em coletes vazios,

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

Davis convenceu-se de que levar ele próprio com uma bala era a única forma

to prove the vest’s efficacy.

de provar a eficácia do colete.

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

E quando as pessoas viram Davis a ir embora apenas com uma dor aguda

a minor cut,

e um pequeno corte,

they may have stopped questioning his sanity

terão deixado de questionar a sua sanidade

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

e começaram a perguntar-se como é que uma peça de roupa tão leve e flexível

could stop a bullet.

podia parar uma bala.

The secret was in the material:

O segredo estava no material:

a synthetic fiber invented a decade earlier

uma fibra sintética inventada uma década antes

by a material chemist named Stephanie Kwolek.

por uma química de materiais chamada Stephanie Kwolek.

Her employers at DuPont had found huge success with nylon,

Os seus empregadores na DuPont tinham tido enorme sucesso com o nylon,

the world's first synthetic fiber,

a primeira fibra sintética do mundo,

and they wanted Kwolek to create something even stronger

e queriam que Kwolek criasse algo ainda mais forte

they could use to mass produce durable, lightweight tires.

que pudesse produzir em massa pneus duráveis e leves.

Like all synthetic fibers, nylon is a polymer:

Como todas as fibras sintéticas, o nylon é um polímero:

a long chain of repeating molecules, or monomers.

uma longa cadeia de moléculas repetidas, ou monómeros.

While some polymers repeat the same monomer over and over,

Enquanto alguns polímeros repetem apenas o mesmo monómero,

others chain multiple monomers in a steady pattern.

outras cadeias multiplicam monómeros num padrão constante.

It’s these two variables—

São estas duas variáveis,

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

as moléculas envolvidas e como se ligam umas às outras,

that give each polymer its unique properties.

que conferem a cada polímero as suas propriedades únicas.

So, seeking to build on the strengths of nylon,

Então, procurando aproveitar os pontos fortes do nylon,

Kwolek began a lengthy process of trial and error,

Kwolek iniciou um longo processo de tentativa-erro,

combining various monomers in novel ways.

combinando vários monómeros de novas formas.

And one of these resulting polymers was immediately very weird.

E um desses polímeros resultantes foi logo muito estranho.

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

Designada Kevlar, esta mistura alternada de 1,4-fenilenodiamina

and terephthaloyl chloride combine at the molecular level

e cloreto de tereftaloila combina-se a nível molecular

to form a series of parallel chains.

para formar uma série de cadeias paralelas.

At rest, these chains align in strict rows,

Em repouso, estas cadeias alinham-se em filas rígidas,

giving the polymer order and crystalline strength.

dando ao polímero ordem e força cristalina.

But when pressure is applied, the chains wriggle around,

Mas quando é aplicada pressão, as correntes contorcem-se,

allowing the material to flow like a liquid.

permitindo que o material flua como um líquido.

This so-called liquid crystal polymer was unprecedented,

O chamado polímero de cristais líquidos não tinha precedentes

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

e, quando a equipa de Kwolek transformou o fluido viscoso numa fibra,

the results were better than they could have hoped.

os resultados foram melhores do que poderiam esperar.

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

As fibras não só eram flexíveis e resistentes ao calor, aos ácidos

and various chemicals,

e a vários químicos,

when woven together, they were also stronger than steel.

quando tecidas em conjunto, também eram mais fortes do que o aço.

Metals are incredibly sturdy because of their unique atomic bonds.

Os metais são incrivelmente resistentes devido às suas ligações atómicas únicas.

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

Enquanto as moléculas não metálicas mantêm-se juntas pela atração

between a nucleus and a set number of electrons,

entre um núcleo e um determinado número de eletrões,

metal nuclei are surrounded by a sea of shared electrons.

os núcleos metálicos estão rodeados por um mar de eletrões partilhados.

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

É preciso uma tonelada de energia para superar a força e a resiliência

of these countless bonds.

destas inúmeras ligações.

So when a bullet hits a steel plate,

Assim, quando uma bala atinge uma placa de aço,

the material can usually absorb all the impact’s energy

o material geralmente pode absorver toda a energia do impacto

before the metal is pierced.

antes de o metal ser perfurado.

Compare this to a bullet hitting wood.

Comparemos isto a uma bala a atingir madeira.

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

As ligações que mantêm a madeira unida requerem muito menos energia para quebrar,

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

e é por isso que as balas podem atravessar muito mais a madeira do que o metal.

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

As ligações atómicas do Kevlar também são mais fracas que as do metal.

But it compensates with a huge number of hydrogen bonds.

Mas compensa com um número enorme de ligações de hidrogénio.

While not as strong as the atomic bonds within molecules,

Embora não seja tão forte como as ligações atómicas dentro das moléculas,

the attraction of hydrogen atoms and oxygen atoms between molecules

a atração dos átomos de hidrogénio e dos átomos de oxigénio entre moléculas

also requires a huge amount of energy to overcome.

também requer uma enorme quantidade de energia para ser superada.

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

E quando os fios das cadeias de polímero do Kevlar são tecidos num têxtil,

this strength is multiplied.

esta força é multiplicada.

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

Quando uma bala atinge o Kevlar,

a malha de cadeias parecidas a líquido, muito alinhadas,

absorb huge amounts of energy,

absorve enormes quantidades de energia,

wiggling wildly while still clinging to their neighboring chains

agitando-se desenfreadamente

enquanto continua a agarrar-se às cadeias vizinhas

via hydrogen bonds.

através de ligações de hidrogénio.

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

E mesmo que uma bala não tenha energia suficiente para penetrar o Kevlar,

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

mover-se-ia de forma bastante mais lenta e com uma força destrutiva muito menor.

Of course, Kevlar is not immune to everything.

Claro que o Kevlar não é imune a tudo.

Strong forces can still be felt through the fabric,

Ainda podem ser sentidas forças fortes através do tecido

and its fibers gradually lose strength under ultraviolet light.

e as suas fibras vão perdendo a força sob a luz ultravioleta.

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

Além disso, as novas fibras de cristais líquidos resistem melhor ao ácido.

But Kwolek’s invention remains one of the most versatile

Mas a invenção de Kwolek continua a ser

um dos materiais mais versáteis e amplamente usados do mundo.

and widely used materials on Earth.

Today, companies rely on Kevlar’s lightweight impact resistance

Hoje, as empresas confiam na resistência ao impacto leve do Kevlar

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

e na sua durabilidade em capacetes, caiaques, naves espaciais e automóveis.

Speakers sometimes use Kevlar because it can push air efficiently

Por vezes, as colunas usam Kevlar porque consegue empurrar o ar eficazmente

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

e parar rapidamente quando se pausa a música.

And yes, it also makes excellent tires.

E sim, também faz pneus excelentes.