Stephanie Kwolek

Всякие вещи могут произойти, когда вы открыты для новых идей и экспериментируете.

Stephanie Louise Kwolek была американским химиком, известной своим изобретением Kevlar. Она была польского происхождения, и её карьера в компании DuPont длилась более 40 лет. Она открыла первое семейство синтетических волокон исключительной прочности и жёсткости: поли-парафениленентерефталамид.

За своё открытие Кволек была награждена медалью Lavoisier компании DuPont за выдающееся техническое достижение. По состоянию на август 2019 года она была единственной сотрудницей женского пола, получившей эту честь. В 1995 году она стала четвёртой женщиной, добавленной в Национальный зал славы изобретателей. Кволек выиграла многочисленные награды за свою работу в химии полимеров, включая Национальную медаль в области технологий, премию IRI Achievement Award и медаль Перкина.

Ранняя жизнь и образование

Кволек родилась у родителей-иммигрантов из Польши в пригороде Питтсбурга — Нью-Кензингтоне, Пенсильвания, в 1923 году. Её отец, John Kwolek (польское имя: Jan Chwałek), умер, когда ей было десять лет. Он был натуралистом по увлечению, и Кволек проводила часы с ним в детстве, исследуя природу. Она приписала свой интерес к науке ему и интерес к дизайну одежды своей матери, Nellie Zajdel Kwolek, которая работала швеей.

В 1946 году Stephanie получила степень бакалавра наук со специализацией по химии в Margaret Morrison Carnegie College из Carnegie Mellon University. Она планировала стать врачом и надеялась заработать достаточно денег на временной работе в области химии, чтобы поступить в медицинскую школу.

Карьера в DuPont

William Hale Charch, будущий наставник, предложил Кволек должность на предприятии DuPont в Buffalo, штат Нью-Йорк, в 1946 году. Эта вакансия открылась благодаря тому, что мужчины были на военной службе за границей.

Кволек намеревалась работать в DuPont временно, чтобы собрать деньги на обучение. Когда она обнаружила, что работа интересна, она решила остаться и переехала в Wilmington, Делавэр, в 1950 году с DuPont. В 1959 году она выиграла премию за публикацию от Американского химического общества ACS, первую из многих наград. Статья «The Nylon Rope Trick» продемонстрировала способ получения нейлона в стакане при комнатной температуре. Это всё ещё распространённый школьный эксперимент, и процесс был расширен на полиамиды с высокой молекулярной массой. В 1985 году Кволек и её коллеги запатентовали метод получения полимеров PBO и PBT.

Kevlar

Работая в DuPont, Кволек изобрела Kevlar. В 1964 году, в предчувствии нехватки бензина, её группа начала поиск лёгкого, но прочного волокна для замены стали, используемой в шинах. Полимеры, с которыми она работала в то время, поли-п-фенилентерефталат и полибензамид, образовывали жидкие кристаллы в растворе, которые в то время приходилось плавить при температуре свыше 200 °C 392 °F, что производило более слабые и менее жёсткие волокна. Уникальный метод в её новых проектах и процесс плавления-конденсационной полимеризации позволил снизить эти температуры до диапазона от 0 до 40 °C 32 и 104 °F.

Как она позже объяснила в речи 1993 года:

Раствор был необычно (с низкой вязкостью), мутный, при перемешивании имел опалесцирующий вид и выглядел как пахта. Обычные растворы полимеров обычно прозрачны или полупрозрачны и имеют консистенцию патоки, более или менее. Раствор, который я приготовила, выглядел как дисперсия, но полностью фильтровался через фильтр с мелкими порами. Это был раствор жидких кристаллов, но я этого тогда не знала.

Такие мутные растворы обычно выбрасывали. Однако Кволек убедила техника Charles Smullen, который управлял прядильной головкой, протестировать её раствор. Она была поражена, обнаружив, что новое волокно не разрывалось там, где обычно разрывался нейлон. Kevlar был не только прочнее нейлона, но и в пять раз прочнее стали по весу. Её руководитель и директор лаборатории поняли значение её открытия, и быстро возникла новая область химии полимеров. К 1971 году был представлен современный Kevlar. Кволек узнала, что волокна могут быть сделаны ещё более прочными путём термической обработки. Молекулы полимера, имеющие форму стержней или спичек, сильно ориентированы, что придаёт Kevlar его исключительную прочность. Кволек продолжала исследование термотропных производных Kevlar, содержащих алифатические и хлорные группы.

Применение Kevlar

Кволек не очень участвовала в разработке практических применений Kevlar. Как только старшие менеджеры DuPont узнали об открытии, они сразу же назначили целую группу для работы над различными аспектами», — сказала она. Тем не менее, Кволек продолжала химические исследования производных Kevlar для DuPont. Она также не получала прибыль от продукции DuPont, так как передала патент на Kevlar компании.

Kevlar используется в качестве материала в более чем 200 приложениях, включая теннисные ракетки, лыжи, парашютные стропы, лодки, самолёты, верёвки, кабели и бронежилеты. Он использовался для автомобильных шин, сапог пожарных, хоккейных клюшек, перчаток, устойчивых к порезам, и бронированных автомобилей. Он также использовался для защитных строительных материалов, таких как взрывозащитные материалы, защищённые от ураганов комнаты и усиление мостов. На неделе смерти Кволек был продан миллионный бронежилет из Kevlar. Kevlar также используется при производстве мобильных телефонов; Motorola's Droid RAZR имеет корпус из Kevlar.

Награды и почести

За открытие Kevlar Кволек была награждена медалью Lavoisier компании DuPont за выдающееся техническое достижение в 1995 году как «Настойчивый экспериментатор и образец для подражания, открытие которого жидкокристаллических полиамидов привело к появлению волокон aramid Kevlar». На момент её смерти в 2014 году она оставалась единственной сотрудницей женского пола, получившей эту честь. Её открытие принесло несколько миллиардов долларов доходов компании DuPont, её работодателю в то время, но она никогда не получала от этого прямой финансовой выгоды.

В 1980 году Кволек получила премию Chemical Pioneer Award от Американского института химиков и премию за творческое изобретение от Американского химического общества. В 1995 году Кволек была добавлена в Национальный зал славы изобретателей. В 1996 году она получила Национальную медаль в области технологий и премию IRI Achievement Award. В 1997 году она получила медаль Перкина от Американского химического общества. В 2003 году она была введена в Национальный зал славы женщин.

Ей были присуждены почётные степени Carnegie Mellon University (2001), Worcester Polytechnic Institute (1981) и Clarkson University (1997).

Royal Society of Chemistry вручает двухгодичную премию «Stephanie L Kwolek Award» «в признание исключительного вклада в область химии материалов учёного, работающего вне Великобритании».

Кволек представлена как одна из 175 лиц химии Royal Society of Chemistry.

В новелле Star Trek E-book Starfleet Corps of Engineers #30: Ishtar Rising упоминается шаттл с названием Kwolek.

Выход на пенсию

В 1986 году Кволек ушла на пенсию в должности научного сотрудника DuPont. В конце жизни она консультировала DuPont и работала в составе Национального совета по исследованиям и Национальной академии наук. За свои 40 лет работы научным сотрудником она подала и получила либо 17, либо 28 патентов.

Она часто репетиторствовала студентов по химии. Она также разработала и написала о многочисленных школьных демонстрациях, которые до сих пор используются в школах, такие как Nylon Rope Trick.

Кволек умерла в возрасте 90 лет 18 июня 2014 года.