Stephanie Kwolek

Ogni sorta di cose può accadere quando sei aperto a nuove idee e sperimenti le cose.

Stephanie Louise Kwolek era una chimica americana nota per l'invenzione del Kevlar. Era di origine polacca e la sua carriera presso l'azienda DuPont si è estesa per più di 40 anni. Ha scoperto il primo di una famiglia di fibre sintetiche di eccezionale resistenza e rigidità: il poli-parafenilene tereftalamide.

Per la sua scoperta, Kwolek ha ricevuto la Medaglia Lavoisier dell'azienda DuPont per il conseguimento tecnico eccezionale. Ad agosto 2019, era l'unica dipendente donna ad aver ricevuto questo onore. Nel 1995 è diventata la quarta donna ad essere stata aggiunta alla National Inventors Hall of Fame. Kwolek ha vinto numerosi premi per il suo lavoro nella chimica dei polimeri, tra cui la National Medal of Technology, l'IRI Achievement Award e la Perkin Medal.

Infanzia ed educazione

Kwolek è nata da genitori immigrati polacchi nella periferia di Pittsburgh a New Kensington, Pennsylvania, nel 1923. Suo padre, John Kwolek polacco: Jan Chwałek, è morto quando aveva dieci anni. Era un naturalista per vocazione, e Kwolek ha passato ore con lui, da bambina, esplorando il mondo naturale. Ha attribuito il suo interesse per la scienza a lui e un interesse per il design della moda a sua madre, Nellie Zajdel Kwolek, che lavorava come sarta.

Nel 1946, Stephanie ha ottenuto una laurea in Scienze con specializzazione in chimica dal Margaret Morrison Carnegie College della Carnegie Mellon University. Aveva pianificato di diventare dottore e sperava di poter guadagnare abbastanza soldi da un lavoro temporaneo in un campo correlato alla chimica per frequentare la scuola di medicina.

Carriera alla DuPont

William Hale Charch, un futuro mentore, ha offerto a Kwolek una posizione nella struttura DuPont di Buffalo, New York, nel 1946. Questo posto si era liberato perché gli uomini erano all'estero in servizio militare.

Kwolek aveva intenzione di lavorare per DuPont temporaneamente, per raccogliere soldi per studiare. Quando ha scoperto che il lavoro era interessante, ha deciso di rimanere e si è trasferita a Wilmington, Delaware, nel 1950 con DuPont. Nel 1959, ha vinto un premio per la pubblicazione dalla American Chemical Society ACS, il primo di molti premi. L'articolo, The Nylon Rope Trick, ha dimostrato un modo di produrre nylon in un becher a temperatura ambiente. È ancora un esperimento comune in classe, e il processo è stato esteso a poliammidi ad alto peso molecolare. Nel 1985, Kwolek e colleghi hanno brevettato un metodo per la preparazione di polimeri PBO e PBT.

Kevlar

Mentre lavorava per DuPont, Kwolek ha inventato il Kevlar. Nel 1964, in previsione di una carenza di benzina, il suo gruppo ha iniziato a cercare una fibra leggera ma resistente per sostituire l'acciaio utilizzato negli pneumatici. I polimeri con cui stava lavorando in quel momento, il poli-p-fenilene tereftalato e la policarbammide, formavano cristalli liquidi in soluzione che a quel tempo dovevano essere filati a fusione a oltre 200 °C 392 °F, il che produceva fibre più deboli e meno rigide. Una tecnica unica nei suoi nuovi progetti e il processo di policondensazione a fusione era ridurre quelle temperature tra 0 e 40 °C 32 e 104 °F.

Come ha spiegato in seguito in un discorso del 1993:

La soluzione era inusualmente (bassa viscosità), torbida, con iridescenza di agitazione e aspetto simile al latticello. Le soluzioni polimeriche convenzionali sono di solito trasparenti o traslucide e hanno la viscosità della melassa, più o meno. La soluzione che ho preparato sembrava una dispersione ma era completamente filtrabile attraverso un filtro a pori fini. Questa era una soluzione di cristalli liquidi, ma non lo sapevo in quel momento.

Questo tipo di soluzione torbida di solito veniva gettata via. Tuttavia, Kwolek ha persuaso il tecnico Charles Smullen, che gestiva lo spinneret, a testare la sua soluzione. È rimasta sorpresa nel scoprire che la nuova fibra non si sarebbe rotta quando il nylon di solito lo fa. Non solo era più resistente del nylon, il Kevlar era cinque volte più resistente dell'acciaio in peso. Sia il suo supervisore che il direttore del laboratorio hanno compreso l'importanza della sua scoperta, e un nuovo campo della chimica dei polimeri è sorto rapidamente. Nel 1971, il Kevlar moderno è stato introdotto. Kwolek ha imparato che le fibre potrebbero essere rese ancora più resistenti attraverso il trattamento termico. Le molecole di polimero, a forma di bastoncini o fiammiferi, sono altamente orientate, il che conferisce al Kevlar la sua straordinaria resistenza. Kwolek ha continuato la ricerca di derivati del Kevlar termotropi contenenti gruppi alifatici e cloro.

Applicazioni del Kevlar

Kwolek non è stata molto coinvolta nello sviluppo di applicazioni pratiche del Kevlar. Una volta che i senior manager della DuPont sono stati informati della scoperta, hanno immediatamente assegnato un intero gruppo per lavorare su diversi aspetti," ha detto. Tuttavia, Kwolek ha continuato le indagini chimiche dei derivati del Kevlar per DuPont. Ha anche non ha tratto profitto dai prodotti della DuPont, poiché ha ceduto il brevetto del Kevlar all'azienda.

Il Kevlar è utilizzato come materiale in più di 200 applicazioni, tra cui racchette da tennis, sci, cavi di paracadute, barche, aeroplani, funi, cavi e giubbotti antiproiettile. È stato utilizzato per pneumatici per auto, stivali antincendio, mazze da hockey, guanti resistenti ai tagli e auto blindate. È stato utilizzato anche per materiali di costruzione protettivi come materiali antiesplosione, stanze sicure da uragani e rinforzi dei ponti. Durante la settimana della morte di Kwolek, è stato venduto il milionesimo giubbotto antiproiettile realizzato con Kevlar. Il Kevlar è anche utilizzato per costruire telefoni cellulari; il Droid RAZR di Motorola ha un unibody Kevlar.

Premi e onori

Per la sua scoperta del Kevlar, Kwolek ha ricevuto la Medaglia Lavoisier dell'azienda DuPont per il conseguimento tecnico eccezionale nel 1995, come "Sperimentatrice persistente e modello il cui scoperta dei poliammidi di cristalli liquidi ha portato alle fibre aramidiche Kevlar." Al momento della sua morte nel 2014, era ancora l'unica dipendente donna a ricevere questo onore. La sua scoperta ha generato diversi miliardi di dollari di entrate per DuPont, essendo il suo datore di lavoro all'epoca, ma non ne ha mai beneficiato direttamente finanziariamente.

Nel 1980, Kwolek ha ricevuto il Chemical Pioneer Award dall'American Institute of Chemists, e un Award for Creative Invention dalla American Chemical Society. Nel 1995, Kwolek è stata aggiunta alla National Inventors Hall of Fame. Nel 1996, ha ricevuto la National Medal of Technology e l'IRI Achievement Award. Nel 1997, ha ricevuto la Perkin Medal dalla American Chemical Society. Nel 2003, è stata inserita nella National Women's Hall of Fame.

Le sono state assegnate lauree honoris causa dalla Carnegie Mellon University 2001, Worcester Polytechnic Institute 1981 e Clarkson University 1997.

La Royal Society of Chemistry assegna un biennale 'Stephanie L Kwolek Award', "per riconoscere i contributi eccezionali nel campo della chimica dei materiali da parte di uno scienziato che lavora al di fuori del Regno Unito".

Kwolek è rappresentata come una delle Royal Society of Chemistry 175 Faces of Chemistry.

La novella e-book Star Trek Starfleet Corps of Engineers #30: Ishtar Rising fa riferimento a un shuttle denominato Kwolek.

Pensionamento

Nel 1986, Kwolek si è ritirata come associate ricercatore per DuPont. Verso la fine della sua vita, ha lavorato come consulente per DuPont, e ha servito sia il National Research Council che la National Academy of Sciences. Durante i suoi 40 anni come ricercatrice scientifica, ha depositato e ricevuto 17 o 28 brevetti.

Ha spesso insegnato a studenti in chimica. Ha anche ideato e scritto circa numerose dimostrazioni in classe che sono ancora utilizzate nelle scuole oggi, come il Nylon Rope Trick.

Kwolek è morta all'età di 90 anni il 18 giugno 2014.