Stephanie Kwolek - Stephanie Kwolek

Kwolek v roce 1986

Stephanie Louise Kwolek ( / k w oʊ l ɛ k / , 31 července 1923 - 18 června 2014) byl americký chemik , který je známý pro vynalézat kevlar . Její kariéra ve společnosti DuPont trvala více než 40 let. Objevila první z rodiny syntetických vláken výjimečné pevnosti a tuhosti: polyparafenylen tereftalamid.

Za svůj objev získala Kwolek medaili Lavoisier společnosti DuPont za vynikající technické úspěchy. V srpnu 2019 byla jedinou zaměstnankyní, které se dostalo této pocty. V roce 1995 se stala čtvrtou ženou, která byla přidána do Síně slávy národních vynálezců . Kwolek získala řadu ocenění za práci v polymerní chemii , včetně National Medal of Technology , IRI Achievement Award a Perkin Medal .

raný život a vzdělávání

Externí video
Stephanie Kwolek Ženy v chemii z video.png
ikona videaStephanie Kwolek, „Myslím, že neexistuje nic jako zachránit někomu život, aby vám přinesl spokojenost a štěstí“ , Institute of History Institute

Kwolek se narodila polským přistěhovaleckým rodičům na pittsburském předměstí New Kensington v Pensylvánii v roce 1923. Její otec John Kwolek ( polsky : Jan Chwałek ) zemřel, když jí bylo deset let. Odvolával se jako přírodovědec a Kwolek s ním jako dítě trávil hodiny poznáváním přírodního světa. Svůj zájem o vědu přisoudila jemu a zájem o módní návrhářství své matce Nellie (Zajdel) Kwolek, která pracovala jako švadlena. Matka jí řekla, že je příliš perfekcionistka na to, aby mohla pracovat v oblasti módy, a tak se Kwolek rozhodl stát lékařem.

V roce 1946 získala Stephanie bakalářský titul z chemie na Margaret Morrison Carnegie College z Carnegie Mellon University . Plánovala se stát lékařkou a doufala, že si může vydělat dost peněz dočasným zaměstnáním v oboru souvisejícím s chemií, aby mohla navštěvovat lékařskou školu.

Kariéra společnosti DuPont

William Hale Charch, budoucí mentor, nabídl Kwolekovi místo v závodě DuPont v Buffalu v New Yorku v roce 1946. Jako chemická společnost se Dupont pokoušel najít polymerní vlákno na bázi ropy, které by bylo lehčí a odolnější než ocel v radiální pneumatiky. Firma měla volná místa, vzhledem k tomu, že mnoho mužů bylo ve válce v zámoří. Dupont právě představil nylon krátce před druhou světovou válkou a podnikání s nylonem rychle vzrostlo a rozkvetlo do různých textilních aplikací.

Současně probíhající bourání druhé světové války také sloužilo k zdůraznění potřeby lehké, nositelné zbroje pro ochranu personálu a vybavení. Jak zuřila válka v zámoří, vojáci zapojení do bitvy byli nuceni obejít se bez neprůstřelné vesty, protože v té době neexistoval žádný materiál, který by byl dostatečně silný, aby dokázal zastavit kulku (dokonce i z pěchotních pušek), ale dostatečně lehký na to, aby se dal nosit v bitvě. Ocel byla jediným dostupným pancéřovým materiálem a jeho velká hmotnost omezovala jeho použití pouze na tanky. I tehdy mohla být ocel stále propíchnuta vyhrazenými zbraněmi.

Kwolek zamýšlel pracovat pro DuPont pouze dočasně, aby získal peníze na studium. Když shledala práci polymerní chemie zajímavou, rozhodla se zůstat a přestěhovala se v roce 1950 do Dumingtu do Wilmingtonu, Delaware . V roce 1959 získala publikační cenu od American Chemical Society (ACS), první z mnoha ocenění. Papír, The Nylon Rope Trick , demonstroval způsob výroby nylonu v kádince při pokojové teplotě. Je to stále běžný experiment ve třídě a tento proces byl rozšířen na polyamidy s vysokou molekulovou hmotností. V roce 1985 si Kwolek a spolupracovníci patentovali způsob přípravy polymerů PBO a PBT. Protože byla Dupont na špici polymerních technologií a inovací, Kwolek tuto pozici nikdy nepřerostla a celou svou kariéru věnovala výzkumu ve společnosti Dupont. Během své 40leté kariéry v Dupontu by Kwolek podal 28 patentů. Kromě slavného kevlaru přispívala na produkty jako Spandex, Lycra, Nomex a Kapton. (Mit) Pokračovala jako konzultantka společnosti Dupont i po svém odchodu do důchodu v roce 1986 a stala se první ženou, která získala medaili společnosti Lavoisier pro výzkum v roce 1995.

Zabývala se několika projekty, včetně hledání nových polymerů a nového kondenzačního procesu, který probíhá při nižších teplotách - asi 0 ° až 40 ° C. Například polymerační proces kondenzace taveniny použitý při přípravě nylonu byl místo toho prováděn při více než 200 ° C. Polykondenzační procesy s nižší teplotou, které používají velmi rychle reagující meziprodukty, umožňují připravit polymery, které nelze roztavit, a začínají se rozkládat až při teplotách nad 400 ° C.

Kevlar

Kwolek je nejlépe známá svou prací v padesátých a šedesátých letech minulého století s aramidy nebo „aromatickými polyamidy“, typem polymeru, ze kterého lze vyrobit silná, tuhá a nehořlavá vlákna. Její laboratorní práce v aramidech byla prováděna pod dohledem výzkumného pracovníka Paula W. Morgana, který vypočítal, že aramidy budou tvořit tuhá vlákna díky přítomnosti objemných benzenových (nebo „aromatických“) kruhů v jejich molekulárních řetězcích, ale že budou mít mají být připraveny z roztoku, protože tají pouze při velmi vysokých teplotách. Kwolek určil rozpouštědla a polymerační podmínky vhodné pro výrobu poly-m-fenylenizoftalamidu, sloučeniny, kterou DuPont uvolnil v roce 1961 jako vlákno odolné proti ohni s obchodním názvem Nomex. Poté rozšířila svou práci na poly-p-benzamid a poly-p-fenylen tereftalamid, o kterých si všimla, že v roztoku přijaly vysoce pravidelné tyčové molekulární uspořádání. Z těchto dvou „polymerů z tekutých krystalů“ (vůbec prvních připravených) byla spředena vlákna, která vykazovala nebývalou tuhost a pevnost v tahu. Inovativní polymer Poly-p-fenylen tereftalamid, jak jej vynalezl Kwolek, byl komerčně vydán pod názvem Kevlar .

V roce 1964, v očekávání nedostatku benzínu, začala Kwolekova skupina hledat lehké, ale pevné vlákno, které by nahradilo ocel používanou v pneumatikách. Polymery, se kterými v té době pracovala, poly-p-fenylen tereftalát a polybenzamid, vytvářely tekuté krystaly, zatímco v roztoku, který v té době musel být taven při více než 200 ° C (392 ° F), což produkovalo slabší a méně tuhá vlákna. Unikátní technikou v jejích nových projektech a procesu polymerace kondenzace z taveniny bylo snížit tyto teploty na 0 až 40 ° C (32 až 104 ° F).

Jak později vysvětlila v projevu z roku 1993:

Roztok byl neobvykle (nízká viskozita), zakalený, opálený a vzhledově podmáslí. Konvenční polymerní roztoky jsou obvykle čiré nebo průsvitné a mají viskozitu melasy, více či méně. Roztok, který jsem připravil, vypadal jako disperze, ale byl zcela filtrovatelný přes filtr s jemnými póry. Byl to tekutý krystalický roztok, ale v té době jsem to nevěděl.

Tento druh zakaleného řešení byl obvykle vyhozen. Nicméně Kwolek přesvědčil technik Charles Smullen, který běžel na zvlákňovací trysku , aby testoval její řešení. S úžasem zjistila, že nové vlákno se nerozbije, když se nylon obvykle stane. Nejen, že byl kevlar pevnější než nylon, ale byl pětkrát pevnější než ocel. Její nadřízený i ředitel laboratoře pochopili význam jejího objevu a rychle vznikl nový obor polymerní chemie . V roce 1971 byl představen moderní kevlar. Kwolek zjistil, že tepelným zpracováním lze vlákna ještě posílit. Molekuly polymeru, tvarované jako tyče nebo zápalky, jsou vysoce orientované, což dodává Kevlaru mimořádnou pevnost. Kwolek pokračoval ve výzkumu termotropních kevlarových derivátů obsahujících alifatické a chlorové skupiny.

Aplikace kevlaru

Kwolek se příliš nevěnoval vývoji praktických aplikací kevlaru. Jakmile byli o tomto objevu informováni vedoucí manažeři DuPont, „okamžitě přidělili celou skupinu, aby pracovala na různých aspektech,“ řekla. Přesto Kwolek pokračoval v chemickém zkoumání kevlarových derivátů pro DuPont. Z produktů DuPont také neprofitovala, protože firmě podepsala kevlarový patent.

Kevlar se používá jako materiál ve více než 200 aplikacích, včetně tenisových raket, lyží, padákových šňůr, lodí, letadel, lan, lan a neprůstřelných vest . Používá se na pneumatiky automobilů, hasičské boty, hokejky, rukavice odolné proti prořezání a obrněná auta. Byl také použit pro ochranné stavební materiály, jako jsou materiály odolné proti bombám, bezpečné místnosti pro hurikány a mostní výztuže. Během týdne Kwolekovy smrti byla prodána miliontá neprůstřelná vesta vyrobená z kevlaru. Kevlar se také používá ke stavbě mobilních telefonů; Motorola ‚s Droid RAZR má kevlarovou uni tělo.

Ceny a vyznamenání

Za svůj objev Kevlaru získala Kwolek v roce 1995 medaili Lavoisier společnosti DuPont za vynikající technické úspěchy jako „vytrvalý experimentátor a vzor, ​​jehož objev tekutých krystalických polyamidů vedl ke kevlarovým aramidovým vláknům“. V době její smrti v roce 2014 byla stále jedinou zaměstnankyní, které se dostalo této pocty. Její objev přinesl společnosti DuPont , která byla v té době jejím zaměstnavatelem, příjem v řádu několika miliard dolarů , ale nikdy z toho neměla přímý finanční prospěch.

V roce 1980 obdržel Kwolek Cenu Chemical Pioneer od Amerického institutu chemiků a Cenu za kreativní vynález od Americké chemické společnosti . V roce 1995 byl Kwolek přidán do Síně slávy národních vynálezců . V roce 1996 obdržela Národní medaili za technologie a Cenu IRI . V roce 1997 získala Perkinovu medaili od American Chemical Society. V roce 2003 byla uvedena do Národní ženské síně slávy .

Čestné tituly jí udělila Univerzita Carnegie Mellon (2001), Worcester Polytechnic Institute (1981) a Clarkson University (1997).

Royal Society of Chemistry - Stephanie L Kwolek Award (2014)

Royal Society of Chemistry uděluje jednou za dva roky ‚Stephanie L Kwolek cenu‘, „rozpoznat výjimečné příspěvky k oblasti chemie materiálů z vědec pracující mimo Spojené království“.

Kwolek je uváděn jako jeden z Královských společností chemie 175 Faces of Chemistry .

Star Trek E-book novela Flotily sborem inženýrů # 30: Ishtar Rising odkazuje raketoplán pojmenovaný Kwolek, a počítačová hra civilizace 6 zahrnuty Kwolek jako earnable „velký vědec“ jednotky.

Odchod do důchodu

V roce 1986 odešel Kwolek do důchodu jako výzkumný pracovník společnosti DuPont. Ke konci svého života konzultovala společnost DuPont a sloužila jak v Národní radě pro výzkum, tak v Národní akademii věd . Během svých 40 let jako vědecký pracovník podala a obdržela 17 nebo 28 patentů.

Často učila studenty z chemie. Vymyslela a napsala také o mnoha demonstracích ve třídě, které se ve školách používají dodnes, například o Nylonovém lanovém triku .

Kwolek zemřel ve věku 90 let 18. června 2014.

Reference

Další čtení

externí odkazy

Knihovní zdroje o
Stephanie Kwolek
Autor: Stephanie Kwolek

Média související se Stephanie Kwolek na Wikimedia Commons