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18 agosto, 2018

Qué es el kevlar y para qué se utiliza ?

¿ Qué es el kévlar ?

Es una fibra sintética patentada y fabricada por Dupont en los años 60. Explicada de forma muy simple: es un filamento continuo en forma de hilo que es 5 veces más fuerte que el acero y que resiste hasta 380 º de temperatura.  Por estos motivos es muy utilizado en aplicaciones como balística, aeronáutica o pesca.

Está formado por largas cadenas de poliparafenileno tereftalamida, una molecula que le confiere una resistencia espectacular ( hasta 5 veces más fuerte que el acero) y gracias a la cual no se ve afectada por la corrosión.

¿ Como se fabrica el kevlar ?

El kévlar se fabrica en dos pasos principales. Primeramente ha de producirse la base de la que se obtiene el kévlar, una sustancia llamada poli-para-fenileno tereftalamida y en segundo lugar ha de convertise en fibras fuertes para obtener el material que todos conocemos como kevlar.

El kévlar es un polímero ( moléculas enormemente grantes formadas por cadenas que se repiten múltiples veces). Estas moléculas que se repiten una y otra vez se denominan amidas,  en los que parte de un ácido orgánico (a base de carbono) reemplaza a uno de los átomos de hidrógeno del amoníaco (NH3). Entonces, la forma básica de hacer una poliamida es tomar una sustancia química similar al amoníaco y reaccionar con un ácido orgánico. Este es un ejemplo de lo que los químicos llaman una reacción de condensación porque dos sustancias se fusionan en una.

¿ Quien inventó el kevlar ?

El kevlar fue inventado por las casualidades de la vida. Su inventora, Stephanie Kwolek, una trabajadora de la marca Dupont quería ser diseñadora, pero por azares de la vida, finalmente estudió química. cCuando a ésta se le encargó la sintetización de una fibra con una resistencia superior al nylon, descubrió un material que ha salvado millones de vidas en todo el mundo, el kevlar.

¿ Por qué el kevlar es tan resistente ?

Para poder entender el motivo de la alta resistencia del kevlar debemos adentrarnos en el maravilloso mundo de los átomos. Cuando desde Dupont se propusieron crear un material de alta resistencia y bajo peso utilizaron polímeros orgánicos basados en elementos ligeros como el carbono el oxígeno o el nitrógeno en vez de elementos pesados como el hierro.  La utilización de estos elementos generó que el kevlar tenga una densidad de 1.4 g/cm3 frente a los 7.9 g/cm3 del hierro. Para lograrlo, las cadenas moleculares dentro de la fibra orgánica debían de estar perfectamente alineadas y extendidas de modo que fuesen cadenas fuertes y rígidas. Para lograr tan alto grado de alineación utilizaron el en poli-parafenileno tereftalamida, una molécula rígida que facilita la consecución de cadenas completamente extendidas y rectas.

Resumiendo, el kevlar es tan resistente gracias a que está formado por gran númeo de enlaces por puentes de hidrógeno entre las cadenas del polímero, estando además estas cadenas moleculares  orientadas en dirección al eje de la fibra.

Esta combinación inusual de propiedades hace que el kevlar tengas unas propiedas de resistencia y bajo peso tan espectaculares.

Fórmula del kevlar

Aplicaciones del kevlar

El Kevlar tiene  alta resistencia a la tracción en relación a su  peso, muy superior al acero e incluso a aleaciones especializadas como  las aleaciones de magnesio utilizadas en cohetes espaciales. Por esta razón, entre otras, es usado en multitud de industrias, por ejemplo:

  • Hilo para coser
  • Blindaje militar
  • Industria aeroespacial
  • Silenciadores de tubos de escape
  • Altavoces
  • Pantalones de trabajo
  • Artilugios de escalada
  • Cañas de pescar
  • Guantes aislantes y térmicos
  • Calzado militar y de seguridad
  • Cascos militares y de fórmula 1
  • Trajes espaciales
  • Coderas y rodilleras muy especializadas
  • Alas de aviones
  • Cuerdas especializadas
  • Industria naval

Como ves su uso está ampliamente extendido, ya que sus características lo hacen especialmente válido para múltiples desempeños.

Características del kevlar

  • Baja conductividad eléctrica
  • Elevada rigidez:  80 GPa (kevlar 29) y 120 (kevlar 49)
  • Alta resistencia a ataques químicos
  • Alta dureza
  • Elevadísima resistencia:  3,5 GPa
  • Alta resistencia a la abrasión
  • Alta tenacidad :  50 MJ m-3

 

Qué es el kevlar y para qué se utiliza ?
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