Las grandes ideas a veces no surgen de la genialidad de un inventor sino que se hacen «pasito a pasito» y con la contribución de mucha gente. El proceso viene a ser como la construcción de una casa, o sea, primero se pone un ladrillo, luego otro y después otro. En el ingenio humano pasa lo mismo, alguien descubre una cosa, luego a otro se le ocurre que esa cosa es aplicable a algo y un tercero construye el prototipo basado en las dos ideas anteriores. Así es como a veces avanza el progreso y la historia de los chalecos antibalas y la fibra Kevlar® es un buen ejemplo de ello.

  
Las armas de fuego aparecieron en el siglo XV con los primeros rifles de chispa y el dibujo anterior es la representación más antigua de un rifle de chispa datado en 1475. Aquellas armas «hacían daño a distancia» y enseguida el hombre empezó a pensar en la forma de protegerse de las mismas. Lo primero que se le ocurrió fue el reforzar las protecciones individuales que ya existían (las armaduras) contra aquellas armas de fuego y el principio de «la fuerza bruta» fue lo primero que se aplicó para detener a los proyectiles. El blindaje de las personas se hacía con un tipo de armadura llamado  «a prueba de balas» y en el Renacimiento se usaba ese término para describir a las armaduras que tenían resistencia a la penetración de los proyectiles. Las de un grosor entre 1 y 2 mm de espesor de acero ya podían detener el disparo de un arma de chispa, siempre que el mismo fuera hecho a larga o media distancia y no a quemarropa.
 

Este tipo de blindaje perduró de forma chapucera hasta finales del siglo XIX y principios del XX. Un caso muy famoso fue el de una banda de prófugos australianos dirigida por un tal  Ned Kelly en el año 1879  que fueron denominados como  «la Banda Blindada» porque sus hombres iban equipados con unas corazas y mascaras de acero fabricadas a partir de la chatarra de los arados. Aquellas protecciones les cubrían los torsos, antebrazos y muslos, e incluían también un casco. El único inconveniente era que aquellas armaduras pesaba unos 44 kg y eso dificultaba bastante los movimientos de aquella banda, por lo que no es de extrañar que la misma cayese en una redada policial en Glenrowan en el año 1880. 
  
Fuente de la imagen: http://img.dailymail.co.uk/i/pix/2008/03_02/BodyArmour2PA_468x711.jpg

El acero se siguió usando como proteccion anti balística en la Primera Guerra Mundial y en la misma se llegaron a desarrollar armaduras anti proyectiles muy curiosas como una llamada «Brewster Body Shield» fabricada con acero al cromo-niquel, que con un peso de 18 kg podía detener las balas de unas ametralladora Lewis,   

Pero como el sistema de protección antibalística por armaduras de acero era pesado e incómodo, el hombre empezó a buscar materiales mas «livianos» que fueran capaces de «parar las balas». Los primeros de que los que se tiene conocimiento se desarrollaron en Corea, hacia el año 1860 después de la campaña francesa contra aquel país y los coreanos descubrieron que el algodón podía proteger contra los proyectiles si era lo suficientemente denso, diseñando unos chalecos con 30 capas de algodón prensado que fueron utilizados en la batalla de la isla de Ganghwa en 1871 cuando la Armada de los Estados Unidos invadió Corea. Sin embargo aunque se capturaron algunos de estos chalecos e incluso uno de ellos acabó en el museo Smithsonian, la idea no se desarrolló en Occidente y la no cosa no empezó a cambiar para el uso de materiales mejores que el acero para  «parar las balas» hasta que ocurrió un hecho casual en 1880.   

Fuente: Wikipedia

En aquel año, un médico estadounidense que ejercía en Tombstone (Arizona) llamado George Emery Goodfellow  examinó el cadáver de un pistolero muerto por un disparo en una reyerta y  observó que de la herida de su pecho donde había impactado la bala «no salía ni una gota de sangre». Al examinar el cuerpo con más atención encontró con que la bala que lo había matado no había traspasado la carne sino que se había quedado atrapada en un pañuelo de seda que el muerto llevaba doblado en el bolsillo superior de su chaleco a la altura donde había impactado el proyectil. Así fue como aquel médico empezó a realizar las primeras investigaciones sobre la resistencia de la seda al impacto de las balas.

Antes de seguir voy a explicar un poco como funciona el moderno “chaleco antibalas”. El mismo está basado en las propiedades de los materiales con que está construido, o sea materiales capaces de resistir el impacto de una bala pero no hay muchos, porque una bala al ser disparada, aunque tenga una masa pequeña es capaz de transmitir una alta cantidad de energía cinética (energía del movimiento) cuando choca. El poder de penetración de un proyectil se calcula dividiendo su energía cinética (en Kg) por su sección (en cm2) y así obtenemos una unidad de penetración llamada «perf«. Una bala que viaje a 36 m/s ya tiene entre 7 y 10 perf y con ello puede atravesar fácilmente la piel; si viaja a 61 m/s su perf estará entre 20 y 30 y podrá atravesar los huesos, pero si viaja a 122 m/s su perf subirá a 30 y los 40 y ese disparo será mortal.

Por eso la misión de un chaleco antibalas es la de «atrapar al proyectil» y eso lo hace por las propiedades que tiene el material con el que está construido. Al chocar la bala contra las fibras del mismo, las mismas absorben  y disipan la energía cinética del proyectil hacia un área generalizada del chaleco y de esta manera, el mismo transferirá esa energía cinética a las fibras del tejido del chaleco y la bala será detenida de la misma manera que lo hace una red de tenis cuando una pelota impacta contra ella.  

Las fibras de seda son materiales biológicos estructurales producidos por diferentes especies de artrópodos y tienen unas excelentes propiedades mecánicas. El hilo de seda producido por las arañas recibe el nombre de seda MA, (por ser la glándula ampollácea mayor Major Ampullate) de la araña la que lo produce. Sus propiedades mecánicas han sido muy estudiadas y el que quiera saber mas puede encontrar mucha información en los trabajos de M. Elices, J. Pérez-Rigueiro, G.R. Plaza, G.V. Guinea. Finding Inspiration in Argiope Trifasciata Spider Silk Fibers. Journal of Materials. February, pp. 60-66. 2005. Alternativamente podéis leer un estupendo trabajo en este enlace  

Después de Emery Goodfellow vino Casimir Zeglen que era un sacerdote católico, que resultó muy consternado por el asesinato en 1893 del alcalde de Chicago Carretero Harrison. Empezó a desarrollar las ideas de Goodfellow y finalmente realizó experimentos con un chaleco antibalas compuesto de cuatro capas de seda tejida apretadas de un octavo de pulgada de grosor y unidas a una fina lámina de acero.

  
Aquí os pongo un video muy interesante 

Sin embargo la seda no daba el resultado óptimo y encima era cara, y aunque la cosa mejoró algo en 1937 con la invención del nylon (que era una seda sintética derivada del petróleo) la cosa no avanzo hasta que apareció Stephanie Kwolek.   Aquella mujer nacida en New Kensington, Pennsylvania, era una químicas graduada en la Universidad femenina Margaret Morrison (hoy Universidad Carnegie Mellon) que empezó a trabajar para para la firma DuPont Company en Buffalo. Sus investigaciones con diversos compuestos de productos químicos la condujeron al desarrollo en el año 1965 de un material sintético llamado poliparafenileno tereftalamida. 

Stephanie estaba experimentando con nuevos materiales y se dio cuenta de que aquella solución plástica con la que estaba experimentando era «algo diferente«. Se trataba de una fibra de aramida, una poliamida que contenía grupos aromáticos y un polímero altamente cristalino que tenía una resistencia muy alta. La razón estaba en su composición química a base de puentes de hidrógeno que proporcionaban macromoléculas orientadas en paralelo en una misma dirección y muy bien empaquetadas parecidas a un paquete de espaguetis crudos.   Fuente: Wikipedia

Eso hacia que aquel producto fuera cinco veces más fuerte que el acero, aparte de extremadamente ligero. Había nacido el Kevlar®  (el que quiera saber más sobre el Kevlar® puede visitar este enlace ) pero al principio Stephanie no vio ninguna aplicación practica para este material porque no se podía disolver con ningún disolvente y tampoco se derretía por debajo de los 500Cº; lo que impedía el procesarlo en estado fundido. Con la ayuda de Herbert Blades, que solucionó el problema del disolvente para procesarlo finalmente la firma DuPont pudo empezar a véndelo en 1972 .

El material se usó al principio para ropa protectora antiincendios, uniformes de tripulación aérea y ropa interior de los soldados, pero el uso balístico del Kevlar® no se descubrió hasta que dos investigadores llamados Lester Shubin del Instituto Nacional de Justicia (NIJ) y Nicholas Montanarelli, especialista del Ejército de los EE.UU tomaron muestras de aquella fibra y dispararon sobre ella, percatándose de que el proyectil no lograba traspasarla. Desde entonces, se empezó a intuir las inéditas características de resistencia, flexibilidad y peso del invento de Stephanie Kwolek para la fabricación de los chalecos antibalas, 

Pero faltaba la aportación final y esta la hizo un valiente repartidor de pizzas llamado Richard Davis. Este chico era un ex marine, que en 1969 se vio envuelto en un tiroteo y decidió empezar a trabajar en el diseño de una armadura para su cuerpo que fuera ligera y que se pudiera ocultar bajo su ropa diaria. Comenzó utilizando nylon comercial y luego usó las fibras de los cinturones de seguridad de su coche pero en el año 1974 reparó en aquella fibra llamada Kevlar® que DuPont vendía desde el año 1972 para otros usos y aquel infante de marina patentó un chaleco antibalas con esta fibra. 

Davis era un hombre era muy valiente y para probar su chaleco puso un directorio telefónico detrás del prototipo y disparó contra él. El directorio salió intacto pero como nadie parecía estar muy interesado en su invento, decidió presentarlo de una manera muy dramática a sus compradores. Nada menos que poniéndose aquel chaleco y disparándose a si mismo al pecho. El que quiera leer la historia la tiene aquí

En los años 70’s ya se fabricaban casi todos los chalecos antibalas con Kevlar® y al día de hoy hay mas de dos millones de ellos en las calles de todo el mundo pero en realidad el desarrollo de los mismos y su uso con esta fibra no fue un invento en sí sino algo que fue avanzando poco a poco y a lo largo de los tiempos. Si no hubiera sido por la curiosidad de Emery Goodfellow, la constancia de Casimir Zeglen, la genialidad de Stephanie Kwolek y Herbert Blades, las investigaciones de Lester Shubin y Nicholas Montanarelli y la osadía de Richard Davis, tal vez los modernos chalecos antibalas de Kevlar® no se habría terminado de desarrollar y muchos policías que le deben sus vidas a los mismos habrían perecido

Es lo que decia aquel gran psicólogo francés llamado Gustave Le Bon(1841-1931) : «para progresar no basta actuar, hay que saber en que sentido actuar«.

Fuentes:

Chaleco antibalas

Chalecos blindados

Seda contra Balas

Stephanie Kwolek