Colete à prova de balas.

As pessoas vestem armaduras há milhares de anos. Tribos antigas prendiam peles de animais e material vegetal ao redor dos seus corpos quando saíam para caçar, e os guerreiros da Roma antiga e Europa medieval cobriam seus torsos com placas de metal antes de entrar na batalha. Por volta do século 13, as armaduras no mundo ocidental já tinham se tornado altamente sofisticadas. Com a armadura certa, você era quase invencível.

Tudo isso mudou com o desenvolvimento de canhões e armas de fogo no século 19. Essas armas disparam projéteis em alta velocidade, conferindo-lhes energia suficiente para penetrar camadas finas de metal. Você pode aumentar a espessura dos materiais de armaduras tradicionais, mas elas logo se tornam desajeitadas e pesadas demais para uma pessoa vestir. Foi só nos anos 60 que os engenheiros desenvolveram um colete de segurança resistente a balas e confiável, que se podia vestir confortavelmente. Diferente de armaduras tradicionais, este colete de segurança macio não é feito de pedaços de metal; ele é formado a partir de fibras tramadas avançadas, que podem ser costuradas em coletes e outras roupas macias.

Colete de segurança rígido.
Os coletes de segurança modernos são divididos em duas categorias principais: coletes de segurança rígidos e coletes de segurança macios. O colete de segurança rígido, feito com placas cerâmicas ou metálicas grossas, funciona basicamente da mesma maneira que as armaduras de ferro usadas por cavaleiros medievais: é rígida o suficiente para que uma bala ou outra arma seja desviada. Ou seja, o material do colete deflete a bala com a mesma força (ou quase a mesma força) com que a bala atinge o colete e assim ele não é penetrado. O colete de segurança rígido oferece mais proteção que o colete de segurança macio, mas é muito mais desajeitado. Policiais e militares podem usar este tipo de proteção quando há um alto risco de ataque, mas para uso diário eles geralmente usam coletes de segurança macios, uma proteção flexível que você usa como uma camisa ou jaqueta normal.

Por que coletes de segurança seriam feitos com placas de cerâmica? Azulejos são feitos com cerâmica e são extremamente quebradiços e frágeis. Como serviriam em um colete de segurança? 
O fato é que existem milhares de materiais diferentes classificados como cerâmica. A cerâmica utilizada em coletes de segurança é chamada de alumina, com a fórmula química AI2O3. As safiras são feitas de alumina e a safira é um material muito resistente.  Você também pode encontrar placas rígidas feitas de plástico polietileno. É mais espesso que a cerâmica e não tão resistente, mas é mais leves.

Colete de segurança macio
O colete de segurança macio é um conceito bastante misterioso: como uma roupa macia consegue parar as balas? O princípio é, na verdade, bem simples. No seu interior, o material à prova de balas é apenas uma rede muito resistente.  Para ver como isto funciona, imagine um gol de futebol. A rede do gol é formada por várias seções de cordão, entrelaçados entre si e fixados na estrutura da trave. Quando você chuta a bola de futebol para dentro do gol, ela possui uma determinada quantidade de energia, na forma de inércia, para frente. Quando a bola atinge a rede, ela empurra para trás as linhas de cordões em um ponto específico. Cada cordão se estende de um lado da estrutura ao outro, dispersando a energia do ponto de impacto sobre uma área ampla. A energia é dispersa ainda mais porque os cordões estão entrelaçados. Quando a bola empurra uma linha horizontal de cordão, este puxa cada cordão vertical entrelaçado. Esses cordões, por sua vez, puxam todos os cordões horizontais conectados. Desta forma, a rede inteira absorve a energia cinética da bola, independente de onde a bola a atinja. Se você colocasse um retalho de material à prova de balas sob um microscópio poderoso, veria uma estrutura similar. Longos fios de fibra são entrelaçados para formar uma rede densa. Uma bala percorre distâncias a uma velocidade muito mais rápida que uma bola de futebol, é claro, portanto a rede precisa ser feita de um material mais resistente. O material mais famoso utilizado em coletes de segurança é a fibra KEVLAR da DuPont (site em inglês). Kevlar é leve, como fibras tradicionais de roupas, mas é cinco vezes mais resistente do que um fio de aço do mesmo peso. Quando entrelaçado em uma rede densa, este material pode absorver uma grande quantidade de energia.  Além de impedir que a bala atinja o seu corpo, um colete de segurança também precisa protegê-lo de um trauma de impacto causado pela força da bala. Na próxima seção, veremos como coletes de segurança macios lidam com esta energia de modo que o usuário não sofra ferimentos graves.

"O Kevlar é, de longe, a fibra mais comum utilizada na fabricação de coletes de segurança, mas outros materiais estão sendo desenvolvidos. A fibra alternativa mais facilmente disponível é chamada Vectran, que é aproximadamente duas vezes mais resistente que o Kevlar. A Vectran é 5 a 10 vezes mais resistente que o aço".

Outra fibra que está emergindo rapidamente é a seda de aranha. Sim, seda de aranha. Os bodes têm sido geneticamente alterados para produzir os componentes químicos da seda de aranha e o material resultante é chamado Bioaço. Um fio de Bioaço pode ser até 20 vezes mais resistente do que um fio equivalente de aço. As penas de galinha também são uma possibilidade. Pesquisadores da Universidade de Nebraska-Lincoln estão colocando-as em um tecido que é leve e muito resistente. Como as penas possuem uma textura fina de colméia, elas poderiam ser resistentes a balas. Outro candidato são os nanotubos de carbono, que prometem ser ainda mais resistentes do que seda de aranha. Fios de nanotubos de carbono ainda são raros (e o seu tecido é ainda mais). A CNet relata que o preço atual dos nanotubos é de R$ 1000/grama. Com o tempo, os preços devem cair e tornar os nanotubos de carbono uma fibra viável para coletes de segurança.

Trauma por impacto e classificação de resistência:
Na última seção, nós vimos que um retalho de material à prova de balas macio funciona da mesma forma básica que uma rede em um gol de futebol. Como um gol de futebol, ele precisa "ceder" um pouco para absorver a energia de um projétil. Quando você chuta uma bola em um gol de futebol, a rede é empurrada para trás por uma determinada distância, diminuindo a velocidade da bola gradualmente. Este é um sistema muito eficiente para um gol, pois impede que a bola seja rebatida de volta ao campo. Mas o material à prova de balas não pode ceder tanto porque a vestimenta empurraria longe demais o corpo de quem a veste no momento do impacto. Concentrar o trauma por impacto em uma área reduzida poderia causar ferimentos internos graves. Coletes à prova de balas precisam dispersar o trauma por impacto por todo o colete para que a força não seja sentida com uma intensidade grande demais sobre um determinado ponto. Para fazer isso, o material à prova de balas deve ser uma trama muito estreita. As fibras individuais são torcidas, aumentando a sua densidade e espessura em cada ponto. Para torná-lo ainda mais rígido, o material é recoberto com uma resina e interposto entre duas camadas de filme plástico. Uma pessoa vestindo um colete de segurança ainda sentiria a energia do impacto da bala, é claro, mas sobre todo o torso, em vez de sobre uma área específica. Se tudo funcionar direito, a vítima não se ferirá com gravidade. Como nenhuma camada individual pode se mover por uma grande distância, o colete deve reduzir a velocidade da bala empregando diferentes camadas. Cada "rede" reduz a velocidade da bala um pouco mais, até que ela finalmente pare. O material também faz com que a bala se deforme no ponto de impacto. Essencialmente, a bala se espalha na ponta, da mesma forma que um pedaço de barro se espalha se você atirá-lo contra a parede. Este processo, que reduz progressivamente a energia da bala, é chamado de "cogumelação."  Nenhum colete à prova de balas é totalmente impenetrável e não existe um colete de segurança que o tornará invulnerável a ataques. Na realidade, existe uma grande variedade de coletes de segurança disponíveis hoje em dia e os tipos variam consideravelmente em eficácia.

"Nós acabamos de ver que o colete de segurança moderno consiste em várias camadas de uma trama super resistente. Este material dispersa a energia da bala sobre uma área ampla, impedindo a penetração e dissipando o trauma por impacto. Este tipo de colete, bem como o colete rígido, possui uma considerável eficácia, dependendo dos materiais empregados, bem como do projeto do colete".

Nos Estados Unidos, os níveis de coletes de segurança são certificados pelo Instituto Nacional de Justiça (NIJ), que é uma agência do Departamento de Justiça dos EUA. Os níveis são I, II-A, II, III-A, III e IV. Com base em extensos testes laboratoriais, os pesquisadores classificam qualquer projeto novo de colete de segurança em uma das sete categorias: a Categoria I de colete de segurança oferece o menor nível de proteção e a categoria IV oferece o maior. As classes de colete de segurança são muitas vezes descritas pelo tipo de armas contra as quais elas oferecem proteção. O colete de segurança de nível mais baixo apenas pode ser utilizado para se proteger contra balas de um calibre (diâmetro) relativamente pequeno, que tende a possuir menos força de impacto. Alguns coletes de segurança de grau mais alto podem proteger contra um tiro poderoso de escopeta. As Categorias de I a III-A são macias e ocultáveis. O Tipo III é o primeiro a empregar placas rígidas ou semi-rígidas. De maneira geral, coletes de segurança com maior quantidade de camadas de material à prova de balas oferecem maior proteção. É possível agregar camadas em alguns coletes à prova de bala. Um design comum inclui bolsos na parte interna ou externa do colete. Quando você necessitar de proteção adicional, pode inserir placas de metal ou cerâmica nos bolsos. Quando não precisar de tanta proteção, pode vesti-lo como um colete normal. Para determinar a eficácia de um determinado projeto de colete de segurança, os pesquisadores disparam contra ele todo tipo de balas, em diversos ângulos e distâncias. Para que um colete seja considerado eficaz contra um determinado tipo de arma a uma distância específica, ele tem que parar uma bala sem causar um perigoso trauma por impacto. Os pesquisadores determinam o trauma por impacto moldando uma camada de argila na parte interna do colete. Se a argila for deformada mais que uma determinada quantidade no ponto de impacto, o colete é considerado ineficaz contra tal armamento.

Escolha do colete de segurança:
Pode parecer estranho que um policial vista um colete de segurança de categoria I, que apenas pararia balas de calibre relativamente pequeno, quando poderia ter uma proteção superior de um colete de classificação mais elevada. Mas existe uma boa razão para tal decisão. Geralmente, coletes de segurança de classificação mais elevada são muito mais volumosos e pesados do que os de classificação mais baixa, o que causa vários problemas:

um policial tem flexibilidade e conforto reduzidos em coletes de segurança mais volumosos, o que impede o trabalho policial. Não é possível perseguir muito bem um criminoso quando se está carregando um grande peso sobre o torso. Coletes de segurança podem, na verdade, aumentar a probabilidade de um policial ser ferido gravemente. Um atacante perceberia melhor um colete de segurança pesado do que uma vestimenta fina oculta e, portanto, poderia alvejar uma parte não protegida do corpo, como a cabeça. O desconforto do colete de segurança mais pesado faria com que o policial provavelmente não usasse nenhuma proteção. Os departamentos de polícia são muito cuidadosos em selecionar coletes à prova de balas que sejam relativamente confortáveis para estimular os policiais a realmente os vestirem. A eficácia e o conforto do colete de segurança com certeza serão aperfeiçoados no futuro, à medida que as empresas tecnológicas desenvolvem materiais mais leves e resistentes. Certamente demorará bastante até criarmos um colete de segurança impenetrável mas, em 50 anos, os coletes de segurança avançados proporcionarão aos policiais um nível muito maior de proteção ao fazer sua patrulha. Muito provavelmente também veremos um aumento nos coletes de proteção civis nos próximos anos. Existe um mercado crescente por coletes de segurança macios e confortáveis que possam ser ajustados sob as roupas, ou mesmo usados como uma jaqueta externa. Com o aumento da violência com armas de fogo, muitos cidadãos se sentem como se estivessem entrando em um campo de batalha todos os dias e desejam se vestir de acordo.