Historie materiálu pro ochranu proti kulkám a výbuchům

Ochrana lidí před kulkami a výbuchy je vyvíjející se téma po dobu celé historie. Od řetězové zbroje středověkých rytířů až po moderní keramické vložky vylepšené nanočásticemi, technologie odolná proti střelám a výbuchu se neustále zdokonaluje.

Nejstarší zaznamenané použití neprůstřelné vesty bylo v roce 1538, kdy byl vévoda z Bourbonu zastřelen mušketou během bitvy u Pavie. Jeho nově navržený ochranný pancíř mu dobře posloužil a přežil jen s lehkým zraněním.

Ale teprve v roce 1800 byl vyvinut koncept vesty vyrobené z měkkých, pružných materiálů pomocí vrstev hedvábí, které absorbovaly nárazy. Byl relativně neúčinný proti kulkám, ale mohl chránit před šrapnely a jinými malými úlomky.

V roce 1897 se Casimir Zeglen, polský kněz a inovátor, živil prováděním živých prezentací svého neprůstřelného kabátu na pódiu Koster & Bial Music Hall na Manhattanu. Během demonstrace se Zeglen nechal zastřelit revolverem ráže .41 Colt, když měl na sobě kabát, který sestával z několika vrstev hustě tkaného hedvábí propojených dohromady, aby kulku zachytily. Zeglen uvedl, že sotva cítil náraz, ale určitě lhal, protože antibalistická technologie je více než zastavení průrazné síly střely.

Dokonce i dnes jsou měkké neprůstřelné vesty omezeny rozptýlením síly, protože síla nárazu střely je přenášena skrz tělo, i když je střela zastavena. Tento tlakový úder může způsobit vážné modřiny nebo poškození vnitřních orgánů. Navíc hedvábné brnění, které měl Zeglen na sobě, nabízelo pouze ochranu před nízkovýkonnou municí, takže nebylo schopno zastavit silnější 9mm náboje Parabellum, které v roce 1901 představil Georg Luger.

Na začátku 1. světové války byli vojáci posláni do boje bez jakékoli formy brnění. Zatímco reklamy od soukromých společností ukazovaly, že jsou dostupné drahé obleky na ochranu těla, jako je Birmingham Chemico Body Shield, průměrný voják si je nemohl dovolit.

Teprve v roce 1915 byly učiněny oficiální pokusy konstrukčního výboru britské armády zavést neprůstřelné vesty, jako je „Bomber's Shield“ pro piloty bombardérů, kteří byli špatně chráněni před protiletadlovými kulkami a fragmentací. Nebo „nákrčník“ Experimental Ordnance Board, který byl vyroben z propletených vrstev hedvábí a bavlny, která byla vyztužena pryskyřicí a byla schopna zastavit kulky pohybující se rychlostí 600 stop za sekundu.

Jak válka postupovala, lékařské služby britské armády odhadovaly, že třem čtvrtinám všech zranění v bitvě bylo možné předejít, kdyby bylo použito účinné brnění.

Výzkumníci začali hledat syntetickou alternativu, protože přírodní materiály postrádaly potřebnou pevnost pro modernější palebnou sílu.

To vedlo k novému typu neprůstřelného materiálu, který se objevil během 20. a 30. let 20. století, vyrobený z tkaných nylonových vrstev překřížených přes sebe, aby vytvořily pružnou a odolnou ochrannou vestu. Používali je především strážci zákona, zejména v době prohibice.

Tento design byl revidován s použitím vysokopevnostní verze nylonu, která se používala během korejské války. Ukázalo se však, že to není oblíbené u vojáků, kteří nechtěli nosit objemnou, těžkou a horkou vestu, která poskytovala pouze omezenou ochranu.

Až po vývoji aramidového vlákna, chemické sloučeniny skládající se z tuhých polymerních řetězců spojených silnými vodíkovými můstky, které umožňují účinný přenos mechanického napětí, se stal dostupným ten skutečně pevný a zároveň pružný neprůstřelný materiál.

V roce 1965 Stephanie Kwolek, zaměstnankyně DuPontu, zjistila, že při syntéze nových aromatických polyamidů se za určitých podmínek tyčovité molekuly seřadily paralelně a vytvořily tekuté krystaly. Točením roztoku tímto směrem se zrodilo vlákno s mimořádnou pevností. Říkalo se tomu Kevlar.

Novodobá neprůstřelná vesta byla vyvinuta během 70. let minulého století Richardem A. Davisem, americkým námořníkem, který jako první v této roli použil Kevlar. Použité polstrování bylo lehčí a pružnější než předchozí vesty, přesto nabízelo vynikající ochranu. Za svou inovaci mu byl v roce 1975 udělen patent č. 3 971 072; první vesta, která dokázala zastavit kulku vystřelenou z automatické zbraně.

Kromě tkaného kevlaru se od 70. let 20. století vyvíjela pro neprůstřelnou tkaninu další vlákna a konstrukční techniky. Patří mezi ně Dyneema od DSM, Gold Flex a Spectra od Honeywell, Twaron od Teijin Aramid, Dragon Skin od Pinnacle Armor a Zylon od Toyobo.

Dnes je většina výzkumů v oblasti osobního neprůstřelného oděvu založena na nanomateriálech. To vede ke značnému bezpečnostnímu pokroku, včetně vývoje společností DuPont exo-neprůstřelného materiálu. Je vyroben z kompozitu kevlaru, uhlíkových nanotrubic a polymerních vláken; společnost tvrdí, že je desetkrát pevnější než ocel, ale zároveň dostatečně flexibilní, aby mohl získávat jakýkoliv tvar.

Další produkty nejnovější generace ochranné technologie jsou také založeny na nanomateriálech, jako jsou uhlíkové nanotrubice, implementované do polymerní matrici. Vzniká tak materiál s vysokou rázovou houževnatostí, nízkou hmotností a dobrou pružností. Vrstvy této látky jsou navrženy tak, aby zastavily kulky z různých střelných zbraní, včetně nábojů prorážejících pancéřování. Jsou také odolné proti výbuchu, odolávají tlaku a rázovým vlnám vytvořeným explozí.

To je významný pokrok, protože zranění výbuchem jsou hlavní příčinou smrti v boji. To znamená, že neprůstřelné vesty vylepšené nanomateriály mají potenciál zachránit nespočet životů.

Technologie stojící za těmito návrhy se neustále zdokonaluje a v následujících letech se očekává ještě výraznější vývoj. Exo-neprůstřelné materiály a pokroky v nanomateriálech jsou velkým průlomem a důkazem, že technologii lze použít k ochraně a záchraně životů.

To je klíčová práce v dnešním světě, protože policisté, vojenský personál a další, kterým hrozí zranění nebo smrt ze střelby a výbuchů, spoléhají na to, že je ochrání tento malý, ale životně důležitý výrobní sektor.

Zdroj foto: Danny H from Pixabay, Wirestock on Freepik, Picryl, Creazilla, Look&Learn, & Wikimedia