俗语曰“千钧一发”,比喻用一根头发系上千钧(一钧等于15千克)的重物,是极不易让人相信的事,这比喻非常形象。不过,假如有人用不到一根铅笔粗的绳子吊起一辆2吨的汽车,你信不信呢?这根绳可不是钢丝绳,而是一种化学合成纤维编的绳子。起初一听,许多人都不敢相信。然而技术人员当场给人们作了一次让你不得不信的精彩表演。
他们开来一辆吊车,在吊车下停了一辆重2吨的小面包车。工作人员当场用一根6毫米粗的绳子将小面包车捆起来,然后挂在吊车上。很快,吊车的长臂慢慢升起,小面包车就被悬空吊了起来。是什么东西编的绳子,这样强劲呢?原来这种绳子是由一种叫芳香族聚酰胺纤维制成的,国外把这种纤维叫“凯芙拉”。
众所周知,钢丝绳的强度也不低,但要和这种“凯芙拉”相比,真可谓“小巫见大巫”,差多了!据检测,凯芙拉的强度是钢丝绳的6倍,而它的密度或者说重量,却只有钢丝的五分之一。因此倘若“凯芙拉”和钢丝比赛,看1毫米粗的绳子谁吊起的重量大,那凯芙拉肯定是“绝对冠军”。
这种凯芙拉是怎样制造出来的呢?说来也相当简单,它是冷战时期军备竞争的产物。20世纪六七十年代是美苏两国争夺海空优势、拼命发展高性能飞机和舰船的时代。高性能飞机和舰艇的基础就是高性能材料。谁能研究出重量轻而强度又高的材料,谁的飞机就飞得快、跑得远、省燃料。于是两国都不惜花重金研究重量轻、强度高的材料。然而已有的金属材料,相对密度通常都比较大,即使是铝这种轻金属,相对密度也只有每立方厘米2.7克,而且强度也不太高。所以,美国杜邦公司的一班科研人员决定另辟蹊径。
1968年,杜邦公司发现聚对苯二甲酰对苯二胺一类的芳香族聚酰胺纤维具有极高的强度,且在-45℃~200℃的温度范围都能保持不变,有非常好的强韧性和尺寸稳定性。比如,用做结构材料的凯芙拉49的强度高达每平方毫米280~370千克,其强度比铝或钛等金属的高得多。其收缩率和抗蠕变性也相当好,可以说是理想的航空材料。
所以,杜邦公司在1972年开始成批生产凯芙拉,到80年代中期,凯芙拉就生产了21000吨,首先用于军用飞机,使这些飞机轻装,速度特快。以后又扩大到民用飞机,例如,美国波音飞机公司的767型机的机身使用凯芙拉和碳纤维制成的复合材料制成的,其整个机身的重量减轻了1吨,仅此一项就使燃料消耗比波音727型机节省了30%。凯芙拉因此成为非常受欢迎的轻质高强度航空材料。
由于凯芙拉的强度很高,英国国防部一个研究机构从1984年开始用凯芙拉研制出防弹衣。结果非常可喜,穿这种防弹衣后,可减少重伤30%,减少死亡40%。而戴钢盔一般只减少重伤15%,死亡减少20%。穿防弹衣的士兵虽然仍有可能因炮弹、地雷,或手榴弹弹片而受伤,但是不会被弹片穿透身体,更不会受致命伤,其感受就像挨了一重锤砸伤那样。英国军队在1987年有2000名士兵首次试穿大批生产的这种防弹衣,普遍认为这种防弹衣可以保住性命,而且在受伤3天后即可基本恢复健康,大大减轻了医务人员的压力。
随着凯芙拉的产量增加,其成本逐渐降低。它的用途也日益扩大。现在有许多汽车的轮胎帘子线也采用凯芙拉,因为它强度高,可以减少帘布的层数,从而减少了轮胎的重量,节省车辆的燃料用量。现在,“凯芙拉”已被广泛用于缆绳、高压软管、运输带、空气支撑的顶篷材料、高压容器、火箭发动机外壳、雷达天线罩,以及在高层建筑物中代替钢筋等。