Kevlar

Kevlar on tehislik kiudmaterjal, keemiliselt koostiselt aramiidpolümeer, mille töötasid välja Stephanie L. Kwolek ja Herbert Blades DuPonti laborites 1965. aastal. See tugevusomadustelt silmapaistev materjal leidis esmast kommertsiaalset kasutust 1970. aastal terastraatide asendamisel võidusõiduautode rehvides. Levinuim kasutusvorm on niitideks või tekstiiliks põimitud kiud, mis on rakendatav nii iseseisvalt kui ka osana komposiitmaterjalist.
Tänaseks on kevlaril materjalina mitmeid rakendusalasid, alates rehvidest või purjedest kuni turvisteni, mis on tingitud selle suurest tõmbetugevuse ja kaalu suhtest, mis on hinnanguliselt viis korda suurem kui terasel.

Ajalugu

Polüparapüleeni, mida hakati nimetama kevlariks, leiutasid Poola-Ameerika keemik Stephanie L. Kwolek ja Herbert Blades DuPonti laborites. 1964. aastal hakkas nende teadusrühm otsima uut kergekaalulist, kuid tugevat materjali, et kasutada seda rehvides. Nende uuritud polümeerid moodustasid lahustes vedelaid kristalle, mis oli tol ajal unikaalne. Lahused olid ähmased, ebaselge värvusega ja väikse viskoossusega ning neid peeti enamasti kasutuks. Siiski testiti lahusest polümeerkiudude spinnimist, et saadu omadusi testida, ning ootamatult avastati, et tekkinud kiud ei purune, sarnaselt nailoniga, vaid on üle ootuste heade tugevusomadustega. Juhusliku avastuse tähtsusest saadi kohe aru ning kiiresti arenes välja uus polümeeride keemia valdkond. Juba 1971. aastal tutvustati maailmale uut materjali kevlarit.

Militaartehnoloogiad ja turvis

Kevlar on suuresti kasutatav militaartehnoloogiates kaitsematerjalina kiivrites, näokaitsmetes ja kuulivestides. Näiteks on see põhiline kaitsekomponent Ameerika Ühendriikide kaitsevarustuses alates 1980. aastast, kui võeti kasutusele PASGT kiivrid ja kuulivestid. Samuti on kevlarit kasutatud järgnevates edasiarendustes. Kevlarit kasutatakse ka soomustatud sõidukites meeskonna kaitseks ning ka näiteks Nimitz-klassi lennukikandjates, kaitsmaks elutähtsaid komponente.  Materjal on laiatarbeline ka politseinike ja turvateenistuse kaitsevarustuses.

Üldkaitse

Kevlarit kasutatakse kinnaste, käiste, jakkide, pükste ja muude riideesemete tootmiseks, mis on disainitud kaitsmaks kandjat sisselõigete, marrastuste ning kuumuse eest. Sellest loodud kaitseriietus on reeglina kergem ja õhem kui tavalistest materjalidest rõivastus, samuti põimitakse seda teiste tekstiilidega.

Spordivarustus

Kevlari tugevus- ja elastsusomadusi kasutatakse ära ka mitme spordiala varustuse loomisel.
Kevlarist valmistatakse näiteks mootorratta turvariietust nii kogu keha kui ka spetsiifiliste alade, nagu küünarnukid, põlved, reied kaitsmiseks. Kevlari ainsaks miinuseks sellel kasutusalal on vastupidamatus temperatuurile: kui õnnetuse tagajärjel peaks esinema pikka libisemist, kus hõõrdumise tõttu temperatuur oluliselt tõuseb. Ka vehklejate kaitsekostüümid ja -maskid on tihtipeale valmistatud kevlarist, vältimaks sportlaste vigastusi torgete läbi. Sobiv kasutusala on ka ekstreemsportlaste kehakaitsed, kus õnnetuste korral võtab kevlar koormuse ning vigastused sportlase asemel enda kanda. Järjest enam asendavad kevlarnöörid vibuspordis vibunööride traditsioonilisi materjale, kuna on antud alal võrdlemisi odavad ning elastsusomaduste tõttu hästi sobivad. Nöörina on kevlar kasutusel ka langevarjuspordis, kus on oluline kandvat varju kinnihoidvate nööride tugevus. Läbitorgete ja kulumise kaitseks kasutatakse kevlarit ka ralli- ja rattaspordis lisandina rehvides. Materjal on kasutusel ka laua- ja klassikalises tennises. Esimeses aitab see suurendada elastsust, saavutamaks tugevamad põrked ning samal ajal vähendades kaalu materjali kerguse tõttu; teises aitab see suurendada reketi võrgu keskosa vastupidavust ning parandada ka elastsusomadusi; mida elastsema põrke mõlemal spordialal reket tekitab, seda vähem peab sportlane kasutama jõudu tugeva löögi sooritamiseks. Firma Nike on kasutanud kevlarit spordijalatsite tootmisel, põimides seda nii paeltesse kui ka jalatsi ninasse. Võrreldes nailoni kasutusega suurenes jalatsi tugevus oluliselt: kevlari kasutus vähendas suuresti jalatsi läbivenivust. Kevlarist jalatsid on vastupidavamad ja spordis kasulikumad, kuid ka oluliselt kallimad võrreldes jalanõude keskmise hinnaga.

Muusika

On leitud, et kevlaril on kasulikud akustilised omadused valjuhääldite kõlaelementide valmistamiseks, lisaks kasutatakse seda optilistes kaablites tugevuse tagamiseks, näiteks ka neis, mida kasutatakse heliinformatsiooni edastamiseks.
Kevlarit kasutatakse ka trummikatete materjalina, kuna võrreldes klassikaliste materjalidega võimaldab see rakendada oluliselt tugevamaid mehaanilisi lööke, seega ka pingeid, mille tagajärjel levib edasi puhtam heli. Sarnastel põhjustel on see kasutusel ka keelpillides, mõlemal juhul luuakse kevlarist komposiit, milles iga komponent annab lõpptulemusele mingi endale iseloomuliku tähtsa omaduse, milleks kevlari puhul on tugevus ja elastsus.

Muud kasutused

Lisaks laialt levinud kasutustele võib kevlari omadusi ära kasutada veel väga eriilmelistes rakendustes. Kevlarit võib näiteks kasutada tefloni asendajana pannide ja kööginõude tootmisel. Põimitud kevlarkiud on kasutusel rippsildades, merendusega seotud köites ja nöörides. Pragunevate tsementelementide ajutiseks purunemise aeglustamiseks on kevlarvõrgud ja -köied tõhusad abivahendid. Materjali on kasutatud ka mobiiltelefonide kestade konstruktsioonis, näiteks mudelitel Motorola Droid Maxx ja OnePlus 2.
Kevlar on üldiselt väga sobiv mitmeteks rakendusteks, kuid tihtipeale piirab kasutamist selle kõrge hind võrreldes tavaliste materjalidega, millel aga ei ole kevlariga võrdseid kasulikke omadusi.