À propos du Kevlar
Le Kevlar a de nombreuses applications, allant des pneus de vélo et des voiles de course aux gilets pare-balles, en raison de son rapport résistance à la traction/poids élevé ; par cette mesure, il est cinq fois plus résistant que l’acier. Les fibres à haute ténacité et thermiquement stables sont utilisées pour les gilets pare-balles légers, et également en raison de l’économie de poids, elles peuvent également remplacer des matériaux plus lourds dans les avions, pour économiser du carburant.
Résumé
| Nom | Kevlar |
| Phase à STP | solide |
| Densité | 1440kg/m3 |
| Résistance à la traction ultime | 3600 MPa |
| Limite d’élasticité | N / A |
| Module d’élasticité de Young | 130 GPa |
| Dureté Brinell | N / A |
| Point de fusion | 477 °C |
| Conductivité thermique | 0,04 W/mK |
| Capacité thermique | 1420 J/g·K |
| Prix | 50 $/kg |
Composition du Kevlar
Généralement, il est filé en cordes ou en feuilles de tissu qui peuvent être utilisées telles quelles ou comme ingrédient dans des composants en matériaux composites. Lorsque le Kevlar est filé, la fibre résultante a une résistance à la traction d’environ 3 620 MPa et une densité relative de 1,44. Le polymère doit sa haute résistance aux nombreuses liaisons inter-chaînes. Ces liaisons hydrogène intermoléculaires se forment entre les groupes carbonyle et les centres NH.
75%
dix%
15%
Applications du Kevlar
Le Kevlar a de nombreuses applications, allant des pneus de vélo et des voiles de course aux gilets pare-balles, en raison de son rapport résistance à la traction/poids élevé ; par cette mesure, il est cinq fois plus résistant que l’acier. Les fibres à haute ténacité et thermiquement stables sont utilisées pour les gilets pare-balles légers, et également en raison de l’économie de poids, elles peuvent également remplacer des matériaux plus lourds dans les avions, pour économiser du carburant.
Propriétés mécaniques du Kevlar
Force du Kevlar
En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine.
La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique. Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence. En cas de contrainte de traction d’une barre uniforme (courbe contrainte-déformation), la loi de Hooke décrit le comportement d’une barre dans la région élastique. Le module d’élasticité de Youngest le module d’élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d’élasticité linéaire d’une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction.
Voir aussi : Résistance des matériaux
Résistance à la traction ultime du Kevlar
La résistance à la traction ultime du Kevlar est de 3600 MPa.
Limite d’élasticité du Kevlar
La limite d’élasticité du Kevlar est N/A.
Module d’élasticité du Kevlar
Le module d’élasticité de Young du Kevlar est de 130 GPa.
Dureté du Kevlar
En science des matériaux, la dureté est la capacité à résister à l’indentation de surface ( déformation plastique localisée ) et aux rayures . Le test de dureté Brinell est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.
L’ indice de dureté Brinell (HB) est la charge divisée par la surface de l’indentation. Le diamètre de l’empreinte est mesuré avec un microscope à échelle superposée. Le nombre de dureté Brinell est calculé à partir de l’équation :
La dureté Brinell du Kevlar est d’environ N/A.
Voir aussi : Dureté des matériaux
La résistance des matériaux
Élasticité des matériaux
Dureté des matériaux
Propriétés thermiques du Kevlar
Kevlar – Point de fusion
Le point de fusion du Kevlar est de 477 °C .
Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard. En général, la fusion est un changement de phase d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le point de fusion d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le point de fusion définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre. Pour divers composés chimiques et alliages, il est difficile de définir le point de fusion, car il s’agit généralement d’un mélange de divers éléments chimiques.
Kevlar – Conductivité thermique
La conductivité thermique du Kevlar est de 0,04 W/(m·K) .
Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la conductivité thermique , k (ou λ), mesurée en W/mK . C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par conduction . Notez que la loi de Fourier s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.
La conductivité thermique de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:
La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire k = k (T) . Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.
Kevlar – Chaleur spécifique
La chaleur spécifique du Kevlar est de 1420 J/g K .
La chaleur spécifique, ou capacité thermique spécifique, est une propriété liée à l’énergie interne très importante en thermodynamique. Les propriétés intensives c v et c p sont définies pour des substances compressibles pures et simples comme des dérivées partielles de l’ énergie interne u(T, v) et de l’ enthalpie h(T, p) , respectivement :
où les indices v et p désignent les variables maintenues fixes lors de la différenciation. Les propriétés c v et c p sont appelées chaleurs spécifiques (ou capacités calorifiques ) car, dans certaines conditions particulières, elles relient le changement de température d’un système à la quantité d’énergie ajoutée par transfert de chaleur. Leurs unités SI sont J/kg K ou J/mol K .
Point de fusion des matériaux
Conductivité thermique des matériaux
Capacité calorifique des matériaux
Propriétés et prix des autres matériaux
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