How do bulletproof vests work? - Max G. Levy

Translator: Ho Anh Reviewer: Chi Phạm

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

Tính đến năm 1975, Richard Davis đã bị bắn vào ngực ở khoảng cách gần 192 lần.

But not only was he completely healthy,

Nhưng không chỉ hoàn toàn khỏe mạnh,

each of these bullets had been shot by Davis himself

mà mỗi viên đạn đều do chính Davis bắn ra

as part of a demonstration to sell his new product:

trong một buổi trình diễn để quảng bá sản phẩm mới của mình:

the bulletproof vest.

áo giáp chống đạn.

Playing with firearms is always a bad idea,

Việc chơi đùa với súng luôn là một ý tưởng tồi,

but after testing his design on empty vests,

nhưng sau khi thử nghiệm thiết kế trên các áo giáp rỗng,

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

Davis đã tin rằng việc tự mình bị bắn là cách duy nhất

to prove the vest’s efficacy.

để chứng minh hiệu quả của áo giáp.

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

Khi mọi người thấy Davis rời khỏi hiện trường chỉ với một chút đau nhức

a minor cut,

và vết cắt nhỏ,

they may have stopped questioning his sanity

họ có thể đã ngừng nghi ngờ sự tỉnh táo của ông

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

và bắt đầu tự hỏi làm thế nào một món đồ nhẹ và linh hoạt như vậy

could stop a bullet.

có thể chặn được viên đạn.

The secret was in the material:

Bí mật nằm ở vật liệu:

a synthetic fiber invented a decade earlier

một loại sợi tổng hợp được phát minh cách đây một thập kỷ

by a material chemist named Stephanie Kwolek.

bởi nhà hóa học vật liệu Stephanie Kwolek.

Her employers at DuPont had found huge success with nylon,

Các doanh nghiệp của bà tại DuPont đã đạt được thành công lớn với nylon,

the world's first synthetic fiber,

sợi tổng hợp đầu tiên trên thế giới,

and they wanted Kwolek to create something even stronger

và họ muốn Stephanie Kwolek phát triển một vật liệu còn mạnh mẽ hơn

they could use to mass produce durable, lightweight tires.

để sản xuất hàng loạt lốp xe bền và nhẹ.

Like all synthetic fibers, nylon is a polymer:

Giống như tất cả các sợi tổng hợp, nylon là một loại polymer:

a long chain of repeating molecules, or monomers.

một chuỗi dài các phân tử lặp lại, hay còn gọi là monomer.

While some polymers repeat the same monomer over and over,

Trong khi một số polymer lặp lại cùng một monomer nhiều lần,

others chain multiple monomers in a steady pattern.

thì những loại khác liên kết nhiều monomer theo một mẫu nhất định.

It’s these two variables—

Chính hai yếu tố này,

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

các phân tử nào được tham gia và cách chúng liên kết với nhau,

that give each polymer its unique properties.

đã tạo nên các đặc tính độc đáo của mỗi loại polymer.

So, seeking to build on the strengths of nylon,

Vì vậy, nhằm khai thác những ưu điểm của nylon,

Kwolek began a lengthy process of trial and error,

Kwolek bắt đầu một quá trình dài của thử nghiệm và sai lầm,

combining various monomers in novel ways.

kết hợp các monomer theo những cách mới.

And one of these resulting polymers was immediately very weird.

Và một trong số các polymer kết quả lại rất kỳ lạ ngay từ đầu.

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

Được đặt tên là Kevlar, sự kết hợp luân phiên của 1,4-phenylene-diamine

and terephthaloyl chloride combine at the molecular level

và terephthaloyl chloride kết hợp ở cấp độ phân tử

to form a series of parallel chains.

để tạo thành một chuỗi song song.

At rest, these chains align in strict rows,

Khi ở trạng thái nghỉ, các chuỗi này xếp thẳng hàng,

giving the polymer order and crystalline strength.

tạo nên tính trật tự và độ bền tinh thể cho polymer.

But when pressure is applied, the chains wriggle around,

Nhưng khi áp lực được tác động, các chuỗi di chuyển xung quanh,

allowing the material to flow like a liquid.

cho phép vật liệu chảy như một chất lỏng.

This so-called liquid crystal polymer was unprecedented,

Polymer tinh thể lỏng này là điều chưa từng thấy trước đây,

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

và khi đội ngũ của Kwolek kéo chất lỏng nhớt thành sợi,

the results were better than they could have hoped.

kết quả còn vượt xa những gì họ mong đợi.

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

Các sợi không chỉ linh hoạt và chịu được nhiệt, axit

and various chemicals,

và các hóa chất khác,

when woven together, they were also stronger than steel.

mà khi được dệt lại với nhau, chúng còn mạnh hơn cả thép.

Metals are incredibly sturdy because of their unique atomic bonds.

Kim loại rất bền chắc nhờ vào các liên kết nguyên tử độc đáo của chúng.

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

Trong khi các phân tử phi kim thường được liên kết nhờ vào sự hấp dẫn

between a nucleus and a set number of electrons,

giữa hạt nhân và một số lượng nhất định electron,

metal nuclei are surrounded by a sea of shared electrons.

thì các hạt nhân kim loại lại được bao quanh bởi một ‘biển’ electron chung.

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

Cần một lượng năng lượng rất lớn để vượt qua sức mạnh và độ bền

of these countless bonds.

của vô số liên kết này.

So when a bullet hits a steel plate,

Vì vậy, khi một viên đạn va vào tấm thép,

the material can usually absorb all the impact’s energy

vật liệu thường có thể hấp thụ toàn bộ năng lượng của va chạm

before the metal is pierced.

trước khi kim loại bị xuyên thủng.

Compare this to a bullet hitting wood.

So sánh với việc viên đạn va vào gỗ.

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

Các liên kết giữ gỗ lại với nhau yêu cầu ít năng lượng hơn nhiều để phá vỡ,

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

đó là lý do tại sao đạn có thể xuyên qua gỗ xa hơn nhiều so với kim loại.

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

Các liên kết nguyên tử của Kevlar cũng yếu hơn so với của kim loại.

But it compensates with a huge number of hydrogen bonds.

Nhưng Kevlar bù đắp cho điểm yếu này bằng số lượng lớn các liên kết hydrogen.

While not as strong as the atomic bonds within molecules,

Mặc dù không mạnh mẽ bằng các liên kết nguyên tử bên trong các phân tử,

the attraction of hydrogen atoms and oxygen atoms between molecules

nhưng sự hấp dẫn giữa các nguyên tử hydrogen và oxy giữa các phân tử

also requires a huge amount of energy to overcome.

cũng cần lượng năng lượng lớn để vượt qua.

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

Và khi các sợi chuỗi polymer của Kevlar được dệt thành vải,

this strength is multiplied.

độ bền này được nhân lên.

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

Khi viên đạn va vào Kevlar, mạng lưới các chuỗi polymer được căn chỉnh chặt chẽ

absorb huge amounts of energy,

sẽ hấp thụ một lượng lớn năng lượng,

wiggling wildly while still clinging to their neighboring chains

rung lắc mạnh mẽ trong khi vẫn bám chặt vào các chuỗi liền kề

via hydrogen bonds.

thông qua các liên kết hydrogen.

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

Và ngay cả khi viên đạn đủ năng lượng để xuyên qua Kevlar,

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

nó sẽ di chuyển chậm hơn đáng kể với lực phá hủy ít hơn nhiều.

Of course, Kevlar is not immune to everything.

Tất nhiên, Kevlar không phải là bất khả xâm phạm.

Strong forces can still be felt through the fabric,

Các lực mạnh vẫn có thể được cảm nhận qua lớp vải,

and its fibers gradually lose strength under ultraviolet light.

và các sợi của nó dần dần mất đi độ bền dưới ánh sáng cực tím.

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

Ngoài ra, các sợi tinh thể lỏng mới có khả năng chống lại axit tốt hơn.

Nhưng phát minh của Kwolek vẫn là một trong những vật liệu linh hoạt

But Kwolek’s invention remains one of the most versatile

and widely used materials on Earth.

được sử dụng rộng rãi nhất trên Trái Đất.

Today, companies rely on Kevlar’s lightweight impact resistance

Ngày nay, các công ty tin dùng Kevlar vì khả năng chống va đập nhẹ

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

và độ bền trong các sản phẩm như mũ bảo hiểm, thuyền kayak, tàu vũ trụ, và ô tô.

Speakers sometimes use Kevlar because it can push air efficiently

Những chiếc loa đôi khi sử dụng Kevlar vì nó có thể đẩy không khí hiệu quả

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

và nhanh chóng dừng lại hoàn toàn khi bạn tạm ngừng nhạc.

And yes, it also makes excellent tires.

Nó cũng tạo ra các chiếc lốp tuyệt vời.