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Duro y resistente

Enlace químico y geometría para salvar vidas

Uno de los materiales más resistentes que se conocen es el Kevlar®. Fue descubierto de forma casual por la química norteamericana Stephanie Kwolek a finales de los años 60 y sus propiedades fundamentales son la elevada dureza, la resistencia a la temperatura y su baja densidad.

Si queremos un material muy duro, resistente a la penetración o al corte, y muy ligero, el Kevlar® suele formar parte de la solución. Un grandísimo número de aplicaciones aprovechan esta combinación de características: el Kevlar® 29 se emplea fundamentalmente en cascos y chalecos protectores; el Kevlar® 49 se utiliza para coser velas de barco, para fabricar kayaks, partes de avión, turbinas o cables y otras aplicaciones donde se requiere una mayor flexibilidad. Asimismo, combinado con otros compuestos como la fibra de carbono, permite producir materiales con diferentes propiedades y usos.

LAS PROPIEDADES FUNDAMENTALES DEL KEVLAR® SON DUREZA, RESISTENCIA A LA TEMPERATURA Y LIGEREZA
¿Dónde está la química?

El Kevlar®, o poli(imino-1,4-fenileniminocarbonil-1,4-fenilcarbonil), es un copolímero de p-diaminobenceno y dicloruro de tereftaloilo. Una vez sintetizado el polímero, los cristales se separan y al producto se le da forma de fibras gracias a una extrusora de tipo spinneret, que emplea la misma estrategia que utilizan las arañas para tejer las fibras de las telarañas.

Este material se usa para fabricar kayaks, partes de avión o elementos de seguridad como cascos de motocicletas, entre otros
¿Qué conceptos lo explican?

La clave de la resistencia del Kevlar® recae sobre todo en la estructura tridimensional del polímero. Los enlaces intra- e intermoleculares se dan en tres niveles y están en la base de las excepcionales propiedades del Kevlar®. Los electrones que forman los enlaces covalentes de la estructura polimérica están fuertemente deslocalizados y dan lugar a una estructura resonante totalmente plana y esencialmente lineal. Además, las cadenas contiguas en el plano se unen a través de enlaces de hidrógeno. En la tercera dimensión, entre las capas del polímero, son las fuerzas de Van der Waals las que contribuyen a compactar el material.

LA CLAVE DE LA ALTA RESISTENCIA DEL KEVLAR® RECAE EN SU COMPOSICIÓN QUÍMICA Y SOBRE TODO EN LA ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL DEL POLÍMERO 9
Estructura plana del Kevlar®