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Resumen del art\u00edculo<\/strong><\/p>\n Le Kevlar, d\u00e9couvert accidentellement en 1964, est un polyamide aromatique r\u00e9volutionnaire aux applications multiples.<\/strong><\/p>\n <\/p>\n Un mat\u00e9riau d\u00e9couvert par accident, capable d’arr\u00eater une balle \u2014 et pourtant synth\u00e9tis\u00e9 pour la premi\u00e8re fois dans un simple laboratoire en 1964. Bienvenue dans le monde du Kevlar. Je vends des \u00e9quipements de protection depuis des ann\u00e9es, et je peux vous dire que ce mat\u00e9riau enchante autant les professionnels que les curieux qui poussent la porte de mon armurerie.<\/p>\n Le Kevlar est un polyamide aromatique<\/strong>, plus pr\u00e9cis\u00e9ment un poly(p-ph\u00e9nyl\u00e8net\u00e9r\u00e9phtalamide), abr\u00e9g\u00e9 PPD-T. \u00c7a fait un peu peur \u00e0 l’\u00e9crit, mais l’id\u00e9e est simple : c’est une longue cha\u00eene mol\u00e9culaire compos\u00e9e de noyaux aromatiques reli\u00e9s par des groupes amide<\/em>. Cette architecture donne au mat\u00e9riau une rigidit\u00e9 structurelle unique.<\/p>\n Concr\u00e8tement, le Kevlar na\u00eet de la r\u00e9action entre deux compos\u00e9s \u2014 le p-ph\u00e9nyl\u00e8nediamine et le chlorure de t\u00e9r\u00e9phtaloyle \u2014 m\u00e9lang\u00e9s \u00e0 tr\u00e8s basse temp\u00e9rature dans un solvant, selon ce qu’on appelle la r\u00e9action de Schotten-Baumann<\/em>. Ce processus, appel\u00e9 polycondensation, s’effectue en milieu contr\u00f4l\u00e9. Le r\u00e9sultat : une solution laiteuse, presque translucide, dont les cha\u00eenes mol\u00e9culaires s’alignent naturellement de fa\u00e7on parall\u00e8le et r\u00e9guli\u00e8re.<\/p>\n Cet alignement n’est pas anodin. Il cr\u00e9e un r\u00e9seau dense de liaisons hydrog\u00e8ne entre les cha\u00eenes polym\u00e8res<\/strong>, rendant la structure tr\u00e8s cristalline. La pr\u00e9sence des groupes ph\u00e9nyle bloque toute rotation libre autour de la liaison carbone-azote, imposant une conformation rigide dite s-trans<\/em>. C’est pr\u00e9cis\u00e9ment cette organisation mol\u00e9culaire quasi militaire \u2014 j’aime cette image \u2014 qui explique les performances m\u00e9caniques insolentes du mat\u00e9riau.<\/p>\n R\u00e9sistance \u00e0 la traction de 3 100 MPa<\/strong>, module compris entre 70 et 125 GPa, densit\u00e9 de 1,44 \u00e0 1,45 : le Kevlar est 5 \u00e0 6 fois plus tenace que l’acier \u00e0 masse \u00e9gale, tout en \u00e9tant bien plus l\u00e9ger. Pour comparaison, la fibre de carbone atteint 7 000 MPa de r\u00e9sistance et 520 GPa de module \u2014 elle d\u00e9passe le Kevlar sur le papier, mais co\u00fbte nettement plus cher \u00e0 produire et \u00e0 mettre en \u0153uvre.<\/p>\n Le tableau suivant r\u00e9sume les principales caract\u00e9ristiques comparatives :<\/p>\n Le Kevlar r\u00e9siste \u00e0 des temp\u00e9ratures jusqu’\u00e0 400-425\u00b0C sans se d\u00e9composer<\/strong>, ce qui est remarquable. Au-del\u00e0, il se d\u00e9grade \u2014 il ne fond pas, il se d\u00e9compose. Utile \u00e0 savoir si vous \u00e9quipez des sapeurs-pompiers ou des cascadeurs.<\/p>\n Franchement, si le Kevlar \u00e9tait parfait, je n’aurais plus de clients pour me demander des alternatives ! Ses principales faiblesses sont :<\/p>\n N\u00e9e le 31 juillet 1923<\/em> pr\u00e8s de Pittsburgh, Stephanie Kwolek est une chimiste am\u00e9ricaine d’origine polonaise. Embauch\u00e9e par DuPont de Nemours \u00e0 seulement 23 ans en 1946, elle re\u00e7oit un prix de la Soci\u00e9t\u00e9 am\u00e9ricaine de chimie d\u00e8s 1959. Mais son coup de ma\u00eetre arrive en 1964, alors qu’elle cherche simplement un mat\u00e9riau pour renforcer les pneus de voiture.<\/p>\n Ce jour-l\u00e0, elle teste un nouveau solvant et obtient une option liquide blanch\u00e2tre, opalescente quand on agite le flacon. Une option de cristaux liquides \u2014 la premi\u00e8re jamais pr\u00e9par\u00e9e en laboratoire. Son coll\u00e8gue Herbert Blades affine le proc\u00e9d\u00e9 de filage, et ensemble ils mettent au point ce que le monde conna\u00eetra bient\u00f4t sous le nom de Kevlar. La fibre est brevet\u00e9e puis commercialis\u00e9e entre 1971 et 1972<\/strong> sous cette appellation d\u00e9pos\u00e9e par DuPont.<\/p>\n Voil\u00e0 un truc qui m’a toujours un peu mis en rogne : Stephanie Kwolek n’a retir\u00e9 aucun avantage financier de son invention, le brevet appartenant int\u00e9gralement \u00e0 DuPont. Malgr\u00e9 \u00e7a, elle a continu\u00e9 \u00e0 travailler comme consultante pour DuPont et pour l’Acad\u00e9mie nationale des Sciences apr\u00e8s sa retraite. En 1995, elle re\u00e7oit la m\u00e9daille Lavoisier de DuPont et int\u00e8gre le National Inventors Hall of Fame. La Royal Society of Chemistry la cite parmi les 175 personnalit\u00e9s ayant marqu\u00e9 l’histoire de la chimie. Elle s’est \u00e9teinte en 2014, \u00e0 l’\u00e2ge de 90 ans.<\/p>\n En 1973, des chercheurs de l’Arsenal Edgewood de l’arm\u00e9e am\u00e9ricaine d\u00e9veloppent un gilet pare-balles de sept couches de Kevlar<\/em> pour des essais sur le terrain. Le National Institute of Justice avait auparavant test\u00e9 la capacit\u00e9 du mat\u00e9riau \u00e0 arr\u00eater des projectiles, notamment les calibres .38 Special et .22 Long Rifle. C’est ainsi que le Kevlar remplace d\u00e9finitivement les lourds gilets en acier des d\u00e9cennies pr\u00e9c\u00e9dentes.<\/p>\n Mais la protection balistique ne repr\u00e9sente qu’une fraction des usages. Les applications du kevlar<\/strong> couvrent un spectre impressionnant : coques de bateaux, ailes d’avions, cadres de v\u00e9los, raquettes de tennis, pantalons de b\u00fbcheronnage (o\u00f9 plusieurs couches de tissu arr\u00eatent net une cha\u00eene de tron\u00e7onneuse en mouvement), embo\u00eetures de proth\u00e8ses de hanche, membranes de haut-parleurs Hi-Fi, voire le rev\u00eatement du Pentagone. J’ai m\u00eame eu un client jongleur de feu qui m’a demand\u00e9 conseil sur les gants \u2014 le Kevlar est aussi l\u00e0-dedans.<\/p>\n Depuis l’expiration du brevet d’origine, plusieurs alternatives ont \u00e9merg\u00e9. Le Twaron, commercialis\u00e9 en 1978 par la soci\u00e9t\u00e9 n\u00e9erlandaise Akzo (aujourd’hui filiale du groupe japonais Teijin sous la marque Teijin Aramid), est chimiquement quasi identique. Le Spectra, lanc\u00e9 en 1983 par Allied Signal, occupe aussi ce cr\u00e9neau. Quant au Dyneema, invent\u00e9 par la soci\u00e9t\u00e9 n\u00e9erlandaise DSM dans les ann\u00e9es 1990, sa densit\u00e9 de 0,97 \u2014 inf\u00e9rieure \u00e0 l’eau \u2014 lui permet de flotter, et il a progressivement remplac\u00e9 le Kevlar dans de nombreux \u00e9quipements militaires anti-balistiques modernes.<\/p>\n Pour aller plus loin sur le vocabulaire technique li\u00e9 aux armes et mat\u00e9riaux de protection, consultez le desarmes%C3%A0<\/em>feu\u00a0\u00bb>glossaire des armes \u00e0 feu<\/a> ou \u00e9tudiez le wiki de armas<\/a>.<\/p>\n\n
De quoi est fait le kevlar : la chimie derri\u00e8re la fibre<\/h2>\n
Des chiffres qui font tourner la t\u00eate<\/h3>\n
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\n \nMaterial<\/th>\n R\u00e9sistance \u00e0 la traction<\/th>\n Module<\/th>\n Densit\u00e9<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n \n Kevlar<\/td>\n 3 100 MPa<\/td>\n 70\u2013125 GPa<\/td>\n 1,44\u20131,45<\/td>\n<\/tr>\n \n Fibre de carbone<\/td>\n 7 000 MPa<\/td>\n 520 GPa<\/td>\n ~1,8<\/td>\n<\/tr>\n \n Dyneema<\/td>\n Muy alta<\/td>\n \u2013<\/td>\n 0,97<\/td>\n<\/tr>\n \n Nomex<\/td>\n \u2013<\/td>\n \u2013<\/td>\n 1,38<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n Ses d\u00e9fauts, parce que rien n’est parfait<\/h3>\n
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L’histoire du kevlar : une d\u00e9couverte totalement accidentelle<\/h2>\n
Une femme de science reconnue, mais pas r\u00e9mun\u00e9r\u00e9e<\/h3>\n
Applications concr\u00e8tes : du gilet pare-balles au djemb\u00e9<\/h2>\n
Les fibres concurrentes \u00e0 surveiller<\/h3>\n