새로운 아이디어에 열려 있고 여러 가지를 시도할 때 온갖 일들이 일어날 수 있습니다.
Stephanie Louise Kwolek는 Kevlar 발명으로 알려진 미국의 화학자입니다. 폴란드 혈통이었으며 DuPont 회사에서의 경력은 40년 이상 지속되었습니다. 그녀는 비범한 강도와 경직성을 가진 합성 섬유 계열의 첫 번째를 발견했습니다: 폴리-파라페닐렌 테레프탈아미드입니다.
그녀의 발견으로 Kwolek은 뛰어난 기술 성과에 대해 DuPont 회사의 Lavoisier 메달을 받았습니다. 2019년 8월 현재 그 영예를 받은 유일한 여성 직원이었습니다. 1995년 그녀는 National Inventors Hall of Fame에 추가된 네 번째 여성이 되었습니다. Kwolek은 고분자 화학 분야의 작업으로 National Medal of Technology, IRI Achievement Award 및 Perkin Medal을 포함한 수많은 상을 받았습니다.
초기 생활 및 교육
Kwolek은 1923년 펜실베이니아 주 Pittsburgh 교외인 New Kensington에서 폴란드 이민자 부모에게서 태어났습니다. 그녀의 아버지 John Kwolek (폴란드어: Jan Chwałek)은 그녀가 열 살일 때 돌아가셨습니다. 그는 직업으로는 박물학자였으며 Kwolek은 어린 시절 그와 함께 자연 세계를 탐험하며 많은 시간을 보냈습니다. 그녀는 과학에 대한 관심을 그에게, 그리고 패션 디자인에 대한 관심을 재봉사로 일했던 어머니 Nellie Zajdel Kwolek에게 돌렸습니다.
1946년 Stephanie는 Carnegie Mellon University의 Margaret Morrison Carnegie College에서 화학을 전공으로 과학 학사 학위를 받았습니다. 그녀는 의사가 될 계획이었으며 의과 대학에 다니기 위해 화학 관련 분야의 임시 직업으로 충분한 돈을 벌 수 있기를 바랐습니다.
DuPont 경력
미래의 멘토인 William Hale Charch는 1946년 Kwolek에게 New York의 Buffalo에 있는 DuPont 시설의 직책을 제안했습니다. 이 공석은 남성들이 해외 군대에 있었기 때문이었습니다.
Kwolek은 공부하기 위한 돈을 모으기 위해 DuPont에서만 임시로 일할 의도였습니다. 그녀가 일을 흥미롭다고 생각하자 그녀는 남아 있기로 결정했고 1950년에 DuPont과 함께 Delaware의 Wilmington으로 이사했습니다. 1959년 그녀는 American Chemical Society (ACS)에서 출판상을 받았으며 이는 많은 상 중 첫 번째였습니다. "The Nylon Rope Trick"이라는 논문은 실온에서 비커에 나일론을 생산하는 방법을 보여주었습니다. 그것은 여전히 일반적인 교실 실험이며 이 과정은 고분자량 폴리아미드로 확장되었습니다. 1985년 Kwolek과 동료들은 PBO 및 PBT 폴리머를 준비하는 방법에 대한 특허를 받았습니다.
Kevlar
DuPont에서 일하는 동안 Kwolek은 Kevlar를 발명했습니다. 1964년 휘발유 부족을 예상하여 그녀의 팀은 타이어에 사용되는 강철을 대체할 경량이면서 강한 섬유를 찾기 시작했습니다. 그 당시 그녀가 작업하고 있던 폴리머인 폴리-p-페닐렌 테레프탈레이트와 폴리벤자미드는 용액 상태에서 액정을 형성했으며 그 당시에는 200 °C 이상 392 °F에서 용융 방사되어야 했으며 더 약하고 덜 경직된 섬유를 생성했습니다. 그녀의 새로운 프로젝트에서의 독특한 기술과 용융 축합 중합 과정은 이러한 온도를 0~40 °C 32~104 °F 사이로 낮추는 것이었습니다.
그녀가 나중에 1993년 연설에서 설명한 바와 같습니다:
용액은 비정상적으로 (낮은 점도), 혼탁하고, 저어-오팔이며 버터밀크 같은 모양이었습니다. 통상적인 고분자 용액은 보통 투명하거나 반투명하며 더 많거나 적게 당밀의 점도를 가집니다. 제가 준비한 용액은 분산액처럼 보였지만 미세한 기공 필터를 통해 완전히 여과될 수 있었습니다. 이것은 액정 용액이었지만 당시에는 그것을 알지 못했습니다.
이런 종류의 흐린 용액은 보통 버려졌습니다. 하지만 Kwolek은 방사기를 운영한 기술자 Charles Smullen을 설득하여 그녀의 용액을 테스트하도록 했습니다. 그녀는 나일론이 보통 끊어질 때 새로운 섬유가 끊어지지 않을 것을 발견하고 놀랐습니다. 나일론보다 강할 뿐만 아니라 Kevlar는 무게 대비 강철보다 5배 더 강했습니다. 그녀의 상사와 실험실 이사 모두 그녀의 발견의 중요성을 이해했으며 새로운 고분자 화학 분야가 빠르게 출현했습니다. 1971년까지 현대식 Kevlar가 소개되었습니다. Kwolek은 열처리를 통해 섬유를 더 강하게 만들 수 있다는 것을 배웠습니다. 막대나 성냥개비 같은 모양의 폴리머 분자들은 매우 배향되어 있어 Kevlar에 비범한 강도를 제공합니다. Kwolek은 지방족 및 염소 그룹을 포함하는 열방향성 Kevlar 유도체의 연구를 계속했습니다.
Kevlar의 응용
Kwolek은 Kevlar의 실제적 응용 개발에 그다지 관여하지 않았습니다. "일단 DuPont의 고위 경영진이 그 발견을 알게 되자 그들은 즉시 다양한 측면에서 일할 팀 전체를 배정했습니다"라고 그녀는 말했습니다. 그럼에도 불구하고 Kwolek은 DuPont을 위해 Kevlar 유도체의 화학 조사를 계속했습니다. 그녀는 또한 Kevlar 특허를 회사에 양도했기 때문에 DuPont의 제품으로부터 이익을 얻지 못했습니다.
Kevlar는 테니스 라켓, 스키, 낙하산 줄, 보트, 비행기, 로프, 케이블 및 방탄 조끼를 포함한 200가지 이상의 응용 분야의 재료로 사용됩니다. 자동차 타이어, 소방관 부츠, 하키 스틱, 내절단 장갑 및 장갑차에 사용되었습니다. 또한 폭탄 방지 재료, 허리케인 안전실, 교량 보강과 같은 건축용 보호 재료로도 사용되었습니다. Kwolek이 사망한 주에 Kevlar로 만든 백만 번째 방탄 조끼가 판매되었습니다. Kevlar는 또한 휴대 전화를 만드는 데도 사용됩니다. Motorola의 Droid RAZR은 Kevlar 일체형 바디를 가지고 있습니다.
수상 및 영예
Kevlar 발견으로 Kwolek은 1995년 뛰어난 기술 성과에 대해 DuPont 회사의 Lavoisier 메달을 받았으며, "액정 폴리아미드의 발견으로 Kevlar 방향족 섬유로 이어진 지속적인 실험자이자 모범"이라는 칭호를 받았습니다. 2014년 그녀의 사망 당시 그녀는 여전히 그 영예를 받은 유일한 여성 직원이었습니다. 그녀의 발견은 그 당시 그녀의 고용주였던 DuPont을 위해 수십억 달러의 수익을 창출했지만 그녀는 그로부터 재정적으로 직접적인 이익을 받지 못했습니다.
1980년 Kwolek은 American Institute of Chemists로부터 Chemical Pioneer Award를 받았으며 American Chemical Society로부터 Creative Invention Award를 받았습니다. 1995년 Kwolek은 National Inventors Hall of Fame에 추가되었습니다. 1996년 그녀는 National Medal of Technology와 IRI Achievement Award를 받았습니다. 1997년 그녀는 American Chemical Society로부터 Perkin Medal을 받았습니다. 2003년 그녀는 National Women's Hall of Fame에 입선되었습니다.
그녀는 Carnegie Mellon University (2001), Worcester Polytechnic Institute (1981) 및 Clarkson University (1997)로부터 명예 박사 학위를 받았습니다.
Royal Society of Chemistry는 "영국 외에서 일하는 과학자로부터 재료 화학 분야의 탁월한 기여를 인정하기 위해" 2년마다 'Stephanie L Kwolek Award'를 수여합니다.
Kwolek은 Royal Society of Chemistry 175 Faces of Chemistry 중 하나로 소개됩니다.
Star Trek E-book 소설 Starfleet Corps of Engineers #30: Ishtar Rising은 Kwolek이라는 이름의 셔틀크래프트를 언급합니다.
은퇴
1986년 Kwolek은 DuPont의 연구 담당자로 은퇴했습니다. 인생의 말년에 그녀는 DuPont을 위해 자문을 제공했으며 National Research Council과 National Academy of Sciences 모두에서 역할을 했습니다. 연구 과학자로서 40년간의 경력 동안 그녀는 17개 또는 28개의 특허를 출원하고 받았습니다.
그녀는 자주 학생들을 화학으로 지도했습니다. 그녀는 또한 오늘날에도 학교에서 여전히 사용되는 Nylon Rope Trick과 같은 수많은 교실 시연을 고안하고 작성했습니다.
Kwolek은 2014년 6월 18일 90세의 나이로 사망했습니다.
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