Kogelvrije vesten zijn beter bestand tegen steekwapens als je de aramidevezels coat met een paar nanometer titanium- en aluminiumoxide. En wel in die volgorde, melden onderzoekers van North Carolina State University.

Volgens Gregory Parsons en collega’s is die matige bestendigheid tegen messen een onderbelicht nadeel van Kevlar (en waarschijnlijk ook van Twaron, dat chemisch gezien hetzelfde spul is). Kogels houdt zo’n vest wel tegen, maar als je overal op voorbereid wilt zijn heb je een tweede, snijvaste beschermingslaag nodig. En dat draagt niet lekker.

In Journal of Materials Chemistry A presenteren ze nu een manier om de vezels te coaten met twee laagjes keramiek van slechts enkele nanometers dik. Dat gebeurt via ‘atomic layer deposition’ (ALD), een ooit in Rusland uitgevonden variant op het bekendere ‘chemical vapour deposition’. Bij ALD damp je los van elkaar twee reagentia op, die vervolgens met elkaar reageren tot de gewenste beschermende laag.

In dit geval laat je eerst een TiO2-laagje ontstaan, door eerst TiCl4 en daarna H2O op te dampen en dat proces net zo lang te herhalen tot je de gewenste laagdikte (bij deze proeven 5 nm) hebt. Daar bovenop komt vervolgens 5 nm Al2O3, uit Al(CH3)3 en H2O. Het proces verloopt bij 50 graden Celsius, wat voorkomt dat je de kunststof veschadigt.

De buitenste laag is het hardst en doet waarschijnlijk het meeste werk. Het TiO2 moet voornamelijk voorkomen dat trimethylaluminium in de kunststof trekt en de chemische structuur van de vezels aantast.

Volgens de onderzoekers moet je onder laboratoriumomstandigheden 30 procent harder op je mes drukken om zo’n gecoate Kevlarvezel door te snijden. Hoe dat precies komt is niet helemaal duidelijk. Maar elektronenmicroscoopopnamen suggereren dat het mes enige moeite heeft om door de coating heen te komen: op dat moment rekt het de vezel een beetje op, en dáár zou het energieverschil dan in moeten zitten.

Daarbij zijn de laagjes zo dun dat de vezel er minder dan een procent zwaarder van wordt, weat minder is dan het verschil tussen droge en vochtige Kevlar. Qua flexibiliteit maakt het ook nauwelijks wat uit.

bron: ChemistryWorld

Onderwerpen