#acessibilidade: A imagem mostra uma figura futurista de um soldado equipado com um capacete robusto e visor reflexivo e com uma máscara cobrindo todo o rosto. Ele veste uma armadura tática preta com detalhes vermelhos e com um escudo. Ao fundo, há uma explosão de cores vibrantes, representadas por linhas brilhantes com tons de laranja, vermelho e amarelo e com moléculas interligadas representando uma estrutura química.
Texto escrito pelos colaboradores Caroline Sayuri Tamura, Breno de Souza Bernardes e Cecilia Brilhante Aragão
Você sabia que existe um material tão resistente que pode parar uma bala? Imagine um material capaz de parar uma bala, resistir a temperaturas extremas e, ao mesmo tempo, ser leve o suficiente para ser usado em roupas e equipamentos do dia a dia. Parece algo saído de um filme de ficção científica, mas ele existe: é o Kevlar®!
Desde os capacetes que protegem soldados no campo de batalha até os coletes que salvam vidas nas ruas, o Kevlar® é sinônimo de força e inovação. Mas o que torna esse material tão extraordinário? Para entender, precisamos olhar mais de perto o mundo microscópico que o compõe – o mundo dos átomos e moléculas.
Tudo ao nosso redor, no cotidiano, é formado por átomos, pequenas unidades fundamentais que se unem por meio de ligações químicas, formando moléculas. Essas moléculas, por sua vez, interagem e se organizam de maneiras específicas, determinando as propriedades dos materiais, como flexibilidade, resistência e durabilidade, entre outras. E é justamente na forma como essas moléculas se conectam e interagem que está o segredo do Kevlar®.
Kevlar® é o nome comercial de um polímero desenvolvido pela empresa DuPont, resultado de uma descoberta revolucionária da cientista Stephanie Kwolek. Na época, a DuPont buscava criar uma fibra ainda mais resistente que o nylon, ampliando suas aplicações. O Kevlar® surgiu como resposta a essa demanda, tornando-se um marco na ciência dos materiais.
Assim como muitos plásticos do nosso cotidiano, o Kevlar® é composto por um polímero. Um polímero é uma macromolécula composta por uma repetição de unidades menores chamadas monômeros, como elos de uma corrente; essa repetição dá origem a uma estrutura longa e contínua. O Kevlar® é um tecido feito de fibras de um polímero específico, utilizado principalmente em coletes à prova de bala. Mas como algo feito de um “material plástico” pode ter propriedades tão surpreendentes? A resposta está na sua estrutura química e nas interações intermoleculares, que são as interações que ocorrem entre as moléculas!
O polímero do Kevlar® possui em sua estrutura vários anéis benzênicos. Um anel benzênico é uma estrutura formada por seis átomos de carbono dispostos em um anel. Esses anéis tornam o polímero mais rígido, limitando o movimento das moléculas e contribuindo para uma organização altamente ordenada. Além disso, entre as moléculas de polímero ocorrem interações muito fortes chamadas ligações de hidrogênio. Essas interações funcionam como “conexões” que conectam as moléculas umas às outras, como uma rede de pesca, contudo, extremamente resistente. Por essas razões, é necessário aplicar muita energia para quebrar essas interações intermoleculares, o que explica a alta resistência do Kevlar®.
Além disso, ele é um material surpreendentemente leve e mais forte que o aço em relação ao peso. Essa diferença notável se deve às estruturas internas distintas desses materiais. O aço é composto por uma rede de átomos de ferro e carbono rígidamente organizados, estabilizados por um “mar de elétrons” que percorre sua estrutura. Essa configuração confere ao aço sua elevada resistência e menos flexível, além dos metais serem mais pesados.
A estrutura do Kevlar® permite que a força aplicada seja distribuída eficientemente ao longo dessas cadeias de moléculas que contém diversas ligações de hidrogênio, o que o torna extremamente resistente a tensões e impactos. Como resultado, ao contrário do aço, que pode dobrar ou sofrer deformações permanentes sob pressão extrema, o Kevlar® consegue absorver grandes quantidades de energia sem perder sua forma, consolidando sua posição como um material essencial em aplicações que demandam resistência, leveza e flexibilidade, como em coletes à prova de bala e equipamentos de proteção pessoal, automóveis, e até na indústria aeroespacial.
Por sua força e versatilidade, o Kevlar® ganhou popularidade até mesmo na cultura pop. Na ficção, personagens como o Justiceiro, do mundo Marvel, utilizam este material em suas vestimentas para se proteger em combate, reforçando sua associação com a proteção e resistência. O Kevlar® é, sem dúvida, um marco na ciência dos materiais, mostrando como a química e a engenharia podem transformar nosso mundo, ao partir do nível atômico para criar um material que salva vidas, ele prova que a inovação pode surgir de algo aparentemente simples: a maneira como os átomos se conectam e interagem. Esse avanço é mais do que ciência; é a aplicação prática de como o mundo invisível pode moldar o visível e impactar nossas vidas.
Fontes:
Chatzi, E. G., & Koenig, J. L. (1987). Morphology and Structure of Kevlar Fibers: A Review. Polymer – Plastics Technology and Engineering, 26(3-4), 229–270.
Tanner, D., Fitzgerald, J. A., & Phillips, B. R. (1989). The Kevlar Story—An Advanced Materials Case Study. Angewandte Chemie, 101(5), 665–670.
TED-Ed. How do bulletproof vests works? Max G. Levy. Youtube: https://youtu.be/HsaSaYcnTKg?si=S7s1lEU_KM20lCg4
Dupont – O que é o Kevlar®?
Para saber mais:
Dupont – Do Nylon ao Kevlar®: a evolução da Dupont na proteção balística.
Science History Institute Museum & Library – Stephanie L. Kwolek. (https://www.sciencehistory.org/education/scientific-biographies/stephanie-l-kwolek/)
Outros divulgadores:
Canal Science History Institute. Women in Chemistry: Stephanie Kwolek. (Youtube: https://youtu.be/L1pepaAdkWA?si=qo61pGRHNA8tCrzK)
Canal Novo Olhar. O que é o KEVLAR? O que faz com que essa fibra seja TÃO RESISTENTE? (Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=rRA2y-fmZiE)
