3

Dur i resistent

Enllaç químic i geometria per salvar vides

Un dels materials més resistents que es coneixen és el Kevlar®. Va ser descobert de forma casual per la química nord-americana Stephanie Kwolek a finals dels anys 60 i les seves propietats fonamentals són l’elevada duresa, la resistència a la temperatura i la seva baixa densitat.

Si volem un material molt dur, resistent a la penetració o al tall, i molt lleuger, el Kevlar® sol formar part de la solució. Un grandíssim nombre d’aplicacions aprofiten aquesta combinació de característiques: el Kevlar® 29 s’empra fonamentalment en cascs i armilles protectores; el Kevlar® 49 s’utilitza per a cosir veles de vaixell, per a fabricar caiacs, parts d’avió, turbines o cables i d’altres aplicacions on es requereix una major flexibilitat. Així mateix, combinat amb altres compostos com la fibra de carboni, permet produir materials amb diferents propietats i usos.

LES PROPIETATS FONAMENTALS DEL KEVLAR® SÓN DURESA, RESISTÈNCIA A LA TEMPERATURA I LLEUGERESA
I quina és la química?

El Kevlar®, o poli(imino-1,4-fenileniminocarbonil-1,4-fenilcarbonil), és un copolímer de p-diaminobenzè i diclorur de tereftaloïl. Un cop sintetitzat el polímer, els cristalls se separen i al producte se li dóna forma de fibres gràcies a una extrusora de tipus spinneret, que fa servir la mateixa estratègia que utilitzen les aranyes per teixir les fibres de les teranyines.

Aquest material es fa servir per fabricar caiacs, parts d’avió o elements de seguretat com cascs de motocicletes, entre d’altres.
Quins conceptes ho expliquen?

La clau de la resistència del Kevlar® recau sobretot en l’estructura tridimensional del polímer. Els enllaços intra- i intermoleculars es donen a tres nivells i són a la base de les excepcionals propietats del Kevlar®. Els electrons que formen els enllaços covalents de l’estructura polimèrica estan fortament deslocalitzats i donen lloc a una estructura ressonant totalment plana i essencialment lineal. A més, les cadenes contigües en el pla s’uneixen a través d’enllaços d’hidrogen. En la tercera dimensió, entre les capes del polímer, són les forces de Van der Waals les que contribueixen a compactar el material.

LA CLAU DE LA ALTA RESISTÈNCIA DEL KEVLAR® RECAU EN LA SEVA COMPOSICIÓ QUÍMICA I SOBRETOT EN L’ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL DEL POLÍMER 9
Estructura plana del Kevlar®
1. Cremes per protegir-nos del sol
2. Els dispositius mòbils del futur
3. Dur i resistent
4. Coixins de vida: els airbags
5. Hàbits més sostenibles
6. Quin mal de panxa!
7. Mengem aire?
8. Química que dóna aigua
9. Calor sense foc i fred sense gel
10. Biometà