از ديرباز و در زمان هاى گوناگون لباس هاى جنگى و زره براى محافظت از جان سربازان در ميدان جنگ طراحى شده است. در قرن پنجم پيش از ميلاد در ايران و يونان، براى ساخت زره از 14 لايه كتان استفاده مى شد. چينى ها براى اين منظور 5 تا 7 لايه پوست كرگدن به تن مى كردند. هم چنين از رشته هاى بافته شده درخت نارگيل زره هايى در جزاير ميكرونزى تهيه مى شد.

جوشن نوعى زره جنگى بوده است كه حلقه هاى به هم پيوسته اى از سيم هاى آهنى، فولاد يا برنج داشت اين لباس جنگى از 400سال پيش توليد مى شد و در هند، ايران و سودان نمونه هايى از آن يافت شده است. در تهيه زره هاى پولك دار نيز تكه هايى از فلز، شاخ، استخوان، چرم يا پولك جانوران روى هم قرار داده مى شد. نوعى زره هاى بدون آستين شامل صفحه هاى فولادى يا آهنى كه روى نوارهاى چرمى چفت مى شد نيز در 700 سال پس از ميلاد در چين و كره ساخته مى شد كه سبكى و انعطاف پذيرى ويژه اى داشت. امروزه الهام بخش اصلى جليقه هاى ضدگلوله همين زره ها به شمار می روند كه ازجمله زره هاى متداول قرن چهارم ميلادى در اروپا بوده اند.

با روى كار آمدن سلاح هاى گرم، توجه صنعتگران به توليد زره هايى جلب شد كه به كمك صفحه هاى فولادى ضخيم تر و صفحه هاى سنگين اضافى بتوانند محافظت از سينه را در برابر گلوله برآورده كنند. در دهه1940  و هم زمان با انقلاب پلاستيك، جليقه هاى محافظ از نايلون بالستيك ساخته مى شد كه در آن ها صفحه هايى از جنس سراميك، فولاد، چندسازه هاى سراميك و فايبرگلاس به كار می رفت. درواقع تا دهه 1970 نايلون بالستيك پارچه استاندارد و متداولى در تهيه جليقه هاى ضدگلوله بود. در سال 1965 استفانى كولاك يك زن شيمى دان، نوعى پلى مر به نام كولار را اختراع كرد. پس از آن در سال 1989 كولار همراه با ماده اى به نام اسپكترا در تهيه جليقه ها مورد توجه قرار گرفت.

انواع جليقه هاى ضدگلوله

جليقه هاى ضد گلوله امروزى در دو نوع شناخته مى شوند؛ جليقه هاى نرم و جليقه هاى سخت. جليقه هاى نرم شامل چند لايه بافته شده اند كه از فرد در برابر گلوله هاى تفنگ و قطعه هاى كوچك مواد منفجره محافظت مى كنند.

اگر اجزاى فلزى يا لايه هايى با بافت محكم همراه با جليقه هاى نرم استفاده شوند مى توانند در برابر ضربه هاى چاقو يا خنجر نيز مقاومت نشان دهند. اين، ساختار جليقه هاى سخت است كه در آن ها صفحه هاى فلزى يا سراميكى با اجزاء يك جليقه نرم تركيب شده اند.

عملكرد جليقه هاى نرم

چگونه لايه ها يا تكه هايى از پارچه مى توانند جلوى پيشروى گلوله را بگيرند؟ روش كار جليقه هاى ضد گلوله نرم بسيار ساده است. درون جليقه هاى نرم يك ماده ضدگلوله قرار دارد كه مانند يك تورى بسيار قوى عمل مى كند. درست مانند تور يك دروازه فوتبال كه وقتى توپ با انرژى بسيار به آن برخورد مى كند در يك نقطه، تو را به عقب مى راند. هر رشته در بافت اين تور كه به طور افقى در آن امتداد يافته است، نيروى توپ را به سراسر تور منتقل مى كند به گونه اى كه رشته هاى عمودى نيز آن را احساس مى كنند و به اين ترتيب تور، انرژى وارد شده از سوى توپ را جذب مى كند. اگر بخشى از يك جليقه ضد گلوله را زير ميكروسكوپ قرار دهيم رشته هاى درهم تنيده بلندى را مى بينيم كه ساختارى تورى فشرده اى را تشكيل داده اند.

از آن جا كه گلوله با شدت و سرعت بيش ترى نسبت به توپ فوتبال عمل مى كند، پس اين تورى بايد از مواد محكم ترى ساخته شود.

جليقه هايى كه براى محافظت در برابر گلوله ها طراحى مى شوند، مقاومت چندانى در برابر ابزارهاى تيز مانند چاقو ندارند زيرا نيروى اين ابزارها در يك نقطه كوچك متمركز مى شود و لايه هاى درهم بافته شده را پاره مى كند. جهت جلوگيرى از رسيدن گلوله به بدن، جليقه ضد گلوله بايد بتواند نيرويى برخلاف ضربه گلوله وارد كند.

ساختار و خواص كولار

كولار نام تجارى پلى مرى بزرگ است كه پيوندهاى هيدروژنى قوى و فراوانى دربردارد.

نام شيميايى آن پلى پارافنيلن ترى فتال آميد است. اين ماده يك پلى مر سنتزى بوده، زيست تخريب پذير هم نيست، خواص كششى خوبى دارد اما در برابر گرما قابليت ارتجاعى نشان نمى دهد. رشته هاى اين پلى مر بسيار سبكند و از يك قطعه فولاد هم وزن خود 5 بار مقاوم تر هستند. هنگامى كه كولار به صورت يك تور متراكم درمى آيد مى تواند نيروى زيادى را جذب كند.

كولار، به عنوان يك پلى آميد از پيوندهاى آميدى برخوردار است. در ميان اين پيوندها، حلقه هاى بنزن به عنوان گروه هاى تكرارى قرار دارند. اين ساختار به پلى مر ياد شده كمك مى كند تا رشته هاى كاملى تشكيل دهند.

درواقع، حلقه هاى بنزن به خاطر حجم زياد توانايى چرخش ندارند درنتيجه پيوندهاى آميدى همواره به صورت راست در رشته قرار مى گيرند بدون آن كه بتوانند پيچ وتاب بخورند.

از سوى ديگر ميان پيوندهاى آميدى هر رشته با رشته ديگر، پيوندهاى هيدروژنى برقرار است كه سبب مى شود رشته ها به طور منظم در كنار يك ديگر قرار گيرند و به ساختار ايجاد شده استحكام ببخشند.

كولار به راحتى ذوب، در هر حلالى حل نمى شود. به اين ترتيب بود كه مخترع آن، استفانى كولاك، بر آن شد تا راهى براى توليد پلى مر در محلول بلور مايع پيدا كند. او با استفاده از تركيب كلسيم كلريد با حلال متيل پيروليدون، پلى مرى شناور در محلول توليد كرد كه در قالب رشته هايى توانايى فشرده شدن داشت.

انواع كولار

سه نوع كولار وجود دارد: كولار. معمولى، كولار 29 و كولار 49

معمولاً در توليد مواد صنعتى مانند كابل يا زره از كولار 29استفاده مى شود. كولار 49 نوع قوى ترى از كولار است كه در تقويت پلاستيك بدنه كشتى يا هواپيما و موتور از آن استفاده مى شود. از آن جا كه اين ماده پايدارى چندانى در برابر پرتوى فرابنفش ندارد نمى تواند در كاربردهاى بيرونى سودمند باشد.

روش تهيه كولار

پلى مر كولار در جريان فرايند بسپارش در آزمايشگاه تهيه مى شود. پس از آن مايع بلورى به دست آمده از يك صفحه فلزى كوچك، شامل منفذهاى بسيار ريز شبيه يك صافى  عبور مى كند تا رشته هاى كولار تشكيل شود. اين رشته ها از يك حمام سرد گذرانده مى شوند تا سخت شوند. با پاشيدن آب، رشته هاى به دست آمده لوله مى شوند. پس از آن، رشته ها به بخش پشم بافى انتقال مى يابد تا ريسيدن رشته ها براى بافته شدن انجام گيرد. براى بافتن كولار جهت توليد پارچه، از ساده ترين الگو استفاده مى شود.

فناورى هاى نو و معرفى فراورده هاى جديد

به تازگى پيشرفت در علم مواد، منجر به معرفى جليقه هاى پارچه اى شده است كه بدون كمك صفحه هاى سراميكى يا فلزى اضافى مى توانند گلوله را متوقف كنند. به اين ترتيب جليقه ها سبك تر خواهند بود.

استفاده از مواد نانو در تهيه جليقه ها، روش ديگرى است كه كارايى مناسبى از خود نشان می دهد. اين جليقه ها هنگام برخورد گلوله و دريافت انرژى جنبشى زياد، چنان استحكامى پيدا مى كنند كه مى توانند از فرد در برابر آسيب هاى گلوله محافظت كنند. در سال 2005 ، جليقه اى به بازار معرفى شد كه هميشه سخت بود و وجود چند سازه هايى از مواد نانو بر پايه نانولوله هاى تنگستن دى سولفيد در آن، توانايى تحمل ضربه ناشى 1.5 km/s را از يك گلوله فولادى با سرعت امكان پذير مى كرد.

به تازگى استفاده از اليافى به نام ابريشم عنكبوت در توليد جليقه ها متداول شده است. درپى پژوهش هاى ژنتيكى روى بزها، جزء شيميايى ابريشم عنكبوت توليد شد كه بيواستيل نام گرفت. يك رشته از اين ماده، مقاومتى 20  مرتبه بالاتر از فولاد دارد. اين پژوهش ها در سال 2008 به توليد جليقه هايى از جنس ابريشم مصنوعى عنكبوت انجاميد. ادامه همين پژوهش ها نشان مى دهد كه رشته هايى از جنس نانولوله هاى كربنى حتى از ابريشم عنكبوت نيز مقاومترند. با اينكه توليد اين مواد هزينه بالايى دربردارد اما پيش بينى مى شود با گذشت زمان و كاهش قيمت ها، از اين رشته هاى بادوام در توليد جليقه هاى ضدگلوله استفاده شود.

منبع:رشد