Stefania Kwolek

Stephanie Kwolek
Stephanie Kwolek w 1986 roku
Urodzić się	Stefania Luiza Kwolek ( 1923-07-31 ) 31 lipca 1923 Pittsburgh , Pensylwania , USA
Zmarł	18 czerwca 2014 (18.06.2014) (w wieku 90) Talleyville , Delaware , Stany Zjednoczone
Edukacja	Carnegie Mellon University
Znany z	wynalezienie kevlaru
Nagrody	Nagroda pioniera chemii (1980) Medal Lavoisiera (1995) Narodowa Galeria Sław Wynalazców (1995) Narodowy Medal Techniki i Innowacji (1996) Nagroda IRI za osiągnięcia (1997) Medal Perkina (1997) Narodowa Galeria Sław Kobiet (2003)
Kariera naukowa
Pola	Chemia polimerów

Stephanie Louise Kwolek ( / 31 k w oʊ l ɛ k / ; lipca 1923 - 18 czerwca 2014) była polsko-amerykańską chemiczką znaną z wynalezienia kevlaru . Jej kariera w DuPont trwała ponad 40 lat. Odkryła pierwsze z rodziny włókien syntetycznych o wyjątkowej wytrzymałości i sztywności: politereftalamid parafenylenu.

Medalem Lavoisiera firmy DuPont za wybitne osiągnięcia techniczne. Od sierpnia 2019 roku była jedyną pracownicą, która otrzymała to wyróżnienie. W 1995 roku została czwartą kobietą dodaną do National Inventors Hall of Fame . Kwolek zdobyła wiele nagród za swoją pracę w dziedzinie chemii polimerów , w tym National Medal of Technology , IRI Achievement Award i Perkin Medal .

Wczesne życie i edukacja

Wideo zewnętrzne
Stephanie Kwolek, „Myślę, że nie ma czegoś takiego jak uratowanie czyjegoś życia, aby dać ci satysfakcję i szczęście” , Instytut Historii Nauki

Kwolek był jednym z dwojga dzieci urodzonych przez polskich imigrantów na przedmieściach Pittsburgha w New Kensington w Pensylwanii , w 1923 roku. Szkoła podstawowa, do której uczęszczała, była na tyle mała, że ​​jej klasa musiała być dzielona przez dwie różne klasy, a wraz ze wzrostem miłości Kwolek do nauki, z łatwością wyprzedziła nawet starsze dzieci w klasie. Jej ojciec, John Kwolek, zmarł, gdy miała dziesięć lat. Z zamiłowania był przyrodnikiem, a Kwolek spędzał z nim godziny, gdy był dzieckiem, odkrywając świat przyrody. Spędzali razem popołudnia zwiedzając pobliskie lasy, zbierając rośliny i obserwując zwierzęta, które później nazwali i scharakteryzowali w albumie, który Kwolek prowadził jako dziecko. Zainteresowanie nauką przypisała jemu, a projektowaniem mody swojej matce, Nellie (Zajdel) Kwolek, która pracowała jako krawcowa. Jej matka powiedziała jej, że jest zbyt perfekcjonistką, by robić karierę w modzie, więc Kwolek postanowił zostać lekarzem.

W 1946 roku Stephanie uzyskała tytuł Bachelor of Science na kierunku chemia w Margaret Morrison Carnegie College of Carnegie Mellon University . Planowała zostać lekarzem i miała nadzieję, że dzięki tymczasowej pracy w dziedzinie związanej z chemią zarobi wystarczająco dużo pieniędzy, aby uczęszczać do szkoły medycznej.

Kariera DuPonta

William Hale Charch, przyszły mentor, zaoferował Kwolek pracę w zakładzie DuPont w Buffalo w stanie Nowy Jork w 1946 roku. Jako firma chemiczna, Dupont próbował znaleźć włókno polimerowe na bazie ropy naftowej, które byłoby lżejsze i trwalsze niż stal w opony radialne. Firma miała wolne miejsca pracy, biorąc pod uwagę, że wielu mężczyzn walczyło za granicą na wojnie. Dupont wprowadził nylon na krótko przed drugą wojną światową, a biznes rozkwitł i rozwinął się w różnorodne zastosowania tekstylne.

Jednocześnie przedłużająca się druga wojna światowa uwydatniła potrzebę lekkiej, nadającej się do noszenia zbroi do ochrony personelu i sprzętu. Gdy wojna szalała za oceanem, żołnierze zaangażowani w bitwę musieli wykuwać kamizelki kuloodporne, ponieważ nie było materiału wystarczająco mocnego, aby zatrzymać kulę (nawet z karabinów piechoty), ale wystarczająco lekkiego, aby nosić ją w bitwie. Jedynym dostępnym materiałem na zbroję była stal, a jej waga ograniczała jej użycie do czołgów. Nawet wtedy stal mogła zostać przebita przez wyspecjalizowaną broń.

Kwolek zamierzał pracować dla DuPont tylko tymczasowo, aby zebrać pieniądze na dalsze studia. Po tym, jak zainteresowała się chemią polimerów, postanowiła zostać, a jej grupa badawcza przeniosła się w 1950 r. do Wilmington w stanie Delaware . W 1959 r. zdobyła pierwszą z wielu nagród Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego (ACS) za publikację. Artykuł, Sztuczka z nylonową liną , zademonstrowali sposób wytwarzania nylonu w zlewce w temperaturze pokojowej. Jest to nadal powszechny eksperyment w klasie, a proces został rozszerzony na poliamidy o wysokiej masie cząsteczkowej. W 1985 roku Kwolek i współpracownicy opatentowali metodę otrzymywania polimerów PBO i PBT. Ponieważ firma Dupont znajdowała się w czołówce technologii polimerowych i innowacji, Kwolek nigdy nie wyrosła z tej pozycji i całą swoją karierę spędziła na badaniach w firmie Dupont. W ciągu swojej 40-letniej kariery w firmie Dupont Kwolek złożyła 28 patentów. Oprócz kevlaru wniosła wkład w produkty takie jak Spandex (Lycra), Nomex i Kapton (mit) Po przejściu na emeryturę w 1986 r. kontynuowała pracę jako konsultant firmy Dupont, aw 1995 r. została pierwszą kobietą, która zdobyła firmowy medal Lavoisiera za badania.

Była zaangażowana w poszukiwanie nowych polimerów, a także nowego procesu kondensacji, który zachodzi w niższych temperaturach – około 0° do 40°C. Na przykład proces polimeryzacji kondensacyjnej w stanie stopionym stosowany do wytwarzania nylonu był wykonywany w temperaturze powyżej 200°C. Procesy polikondensacji w niższych temperaturach, w których wykorzystuje się bardzo szybko reagujące półprodukty, umożliwiają otrzymywanie polimerów, które nie ulegają stopieniu i zaczynają się rozkładać dopiero w temperaturach powyżej 400°C.

Kevlar

Kwolek jest najbardziej znana ze swojej pracy w latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych XX wieku z aramidami lub „aromatycznymi poliamidami”, rodzajem polimeru, z którego można uzyskać mocne, sztywne i ognioodporne włókna. Jej prace laboratoryjne nad aramidami były prowadzone pod nadzorem naukowca Paula W. Morgana, który obliczył, że aramidy będą tworzyć sztywne włókna z powodu obecności obszernych pierścieni benzenowych (lub „aromatycznych”) w ich łańcuchach molekularnych, ale będą miały przygotowywać z roztworu, ponieważ topią się tylko w bardzo wysokich temperaturach. Kwolek określił rozpuszczalniki i warunki polimeryzacji odpowiednie do produkcji poli-m-fenylenoizoftalamidu, związku, który firma DuPont wypuściła w 1961 roku jako włókno ognioodporne o nazwie handlowej Nomex. Następnie rozszerzyła swoją pracę na poli-p-benzamid i poli-p-fenylenotereftalamid, które, jak zauważyła, przyjęły bardzo regularne układy cząsteczkowe przypominające pręciki w roztworze. Z tych dwóch „polimerów ciekłokrystalicznych” (pierwszych w historii) przędzono włókna, które wykazywały niespotykaną sztywność i wytrzymałość na rozciąganie. Innowacyjny polimer Poli-p-fenylenotereftalamid, wynaleziony przez Kwolka, został wprowadzony na rynek pod nazwą Kevlar .

W 1964 roku, w oczekiwaniu na niedobór benzyny, grupa Kwolka rozpoczęła poszukiwania lekkiego, ale mocnego włókna, które zastąpiłoby stal używaną w oponach. Polimery, z którymi pracowała, politereftalan p-fenylenu i polibenzamid, tworzyły ciekłe kryształy w roztworze, który w tamtym czasie musiał być przędzony ze stopu w temperaturze ponad 200 ° C (392 ° F), co dawało słabszy i mniej sztywny włókna. Unikalną techniką w jej nowych projektach i procesie polimeryzacji z kondensacją w stanie stopionym było obniżenie tych temperatur do zakresu od 0 do 40 ° C (32 do 104 ° F).

Jak wyjaśniła w przemówieniu z 1993 roku:

Roztwór był niezwykle (niska lepkość), mętny, opalizujący podczas mieszania i miał wygląd maślanki. Konwencjonalne roztwory polimerów są zwykle klarowne lub półprzezroczyste i mają mniej więcej lepkość melasy . Przygotowany przeze mnie roztwór wyglądał jak dyspersja, ale był całkowicie filtrowalny przez filtr o drobnych porach. To był ciekłokrystaliczny roztwór, ale wtedy o tym nie wiedziałem.

Tego rodzaju mętny roztwór zwykle wyrzucano. Kwolek odmówiono użycia dyszy przędzalniczej do jej roztworu, ponieważ sądzono, że roztwór zatka maszynę. Jednak Kwolek przekonała technika Charlesa Smullena, który prowadził dyszę przędzalniczą , do przetestowania jej rozwiązania. Była zdumiona, gdy odkryła, że ​​nowe włókno nie pęka, tak jak zwykle robi to nylon. Nie tylko był mocniejszy niż nylon, ale Kevlar był pięć razy mocniejszy wagowo niż stal. Zarówno jej przełożony, jak i dyrektor laboratorium rozumieli znaczenie jej odkrycia i nową dziedzinę chemii polimerów szybko powstał. Do 1971 roku wprowadzono nowoczesny kevlar. Kwolek dowiedział się, że włókna można jeszcze bardziej wzmocnić, poddając je obróbce cieplnej. Cząsteczki polimeru, w kształcie prętów lub zapałek, są silnie zorientowane, co nadaje Kevlarowi niezwykłą wytrzymałość. Kwolek kontynuował badania termotropowych pochodnych kevlaru zawierających grupy alifatyczne i chlorowe.

Zastosowania kevlaru

Kwolek nie był zbytnio zaangażowany w opracowywanie praktycznych zastosowań kevlaru. Gdy starsi kierownicy firmy DuPont zostali poinformowani o odkryciu, „natychmiast przydzielili całą grupę do pracy nad różnymi aspektami”, powiedziała. Mimo to Kwolek kontynuował badania nad pochodnymi kevlaru. Nie czerpała korzyści z produktów DuPont, ponieważ podpisała patent na Kevlar firmie.

Kevlar jest używany w ponad 200 zastosowaniach, w tym w rakietach tenisowych, nartach, linach spadochronowych, łodziach, samolotach, linach, kablach i kamizelkach kuloodpornych . Wykorzystywano go do produkcji opon samochodowych, butów strażackich, kijów hokejowych, rękawic odpornych na przecięcia i samochodów opancerzonych. Był również używany do ochronnych materiałów budowlanych, takich jak materiały odporne na bomby, bezpieczne pokoje przed huraganem i wzmocnienia mostów. W tygodniu śmierci Kwolka sprzedano milionową kamizelkę kuloodporną wykonaną z kevlaru. Kevlar jest również używany do budowy etui na telefony komórkowe; Motorola Droid RAZR ma unibody z Kevlaru.

Nagrody i wyróżnienia

medalem Lavoisiera firmy DuPont za wybitne osiągnięcia techniczne w 1995 r. Jako „wytrwały eksperymentator i wzór do naśladowania, którego odkrycie ciekłokrystalicznych poliamidów doprowadziło do powstania włókien aramidowych kevlar”. W chwili swojej śmierci w 2014 roku nadal była jedyną pracownicą, która dostąpiła tego zaszczytu. DuPont , będącej wówczas jej pracodawcą, kilka miliardów dolarów przychodu , ale nigdy nie odniosła z tego bezpośrednich korzyści finansowych.

W 1980 Kwolek otrzymał nagrodę Chemical Pioneer Award od American Institute of Chemists oraz nagrodę za kreatywny wynalazek od American Chemical Society . W 1995 Kwolek został dodany do National Inventors Hall of Fame . W 1996 roku otrzymała Narodowy Medal Techniki oraz nagrodę IRI Achievement Award . W 1997 roku otrzymała Medal Perkina od Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego. W 2003 roku została wpisana do National Women's Hall of Fame .

Otrzymała honorowe stopnie naukowe Carnegie Mellon University (2001), Worcester Polytechnic Institute (1981) i Clarkson University (1997).

Królewskie Towarzystwo Chemii - Nagroda im. Stephanie L. Kwolek (2014)

Królewskie Towarzystwo Chemii przyznaje co dwa lata nagrodę „Stephanie L Kwolek Award”, „w celu uznania wyjątkowego wkładu naukowca pracującego poza Wielką Brytanią w dziedzinie chemii materiałowej”.

Kwolek jest opisywany jako jeden z Royal Society of Chemistry 175 Faces of Chemistry .

Poźniejsze życie

W 1986 Kwolek przeszedł na emeryturę jako pracownik naukowy firmy DuPont. Pod koniec życia była konsultantką firmy DuPont i służyła zarówno w National Research Council, jak i w National Academy of Sciences . W ciągu 40 lat pracy naukowej złożyła i otrzymała 17 lub 28 patentów.

Często udzielała korepetycji uczniom z chemii. Wymyśliła również i napisała o licznych pokazach klasowych, które są nadal używane w dzisiejszych szkołach, takich jak sztuczka z nylonową liną .

Kwolek zmarła w wieku 90 lat 18 czerwca 2014 r. Jej pogrzeb odbył się w kościele św. Józefa nad Brandywiną .

Zobacz też

• Kobiety w nauce
• Kobiety w nauce, inżynierii i technologii

Dalsza lektura

•     Edwin Brit Wyckoff (kwiecień 2008), Zatrzymywanie kul za pomocą nici; Stephanie Kwolek i jej niesamowity wynalazek , Enslow Elementary, ISBN 9780766028500 , OCLC 74029319 , OL 10937083M , 076602850X

Linki zewnętrzne

Media związane ze Stephanie Kwolek w Wikimedia Commons

• Stephanie Kwolek w firmie Znani wynalazcy
• „Kobiety w chemii - Stephanie Kwolek (wideo)” . Instytut Historii Nauki .
• Ferguson, Raymond C. (4 maja 1986). Stephanie Louise Kwolek, Transkrypcja wywiadu przeprowadzonego przez Raymonda C. Fergusona w Sharpley, Delaware, 4 maja 1986 r. (PDF) . Filadelfia: Beckman Centrum Historii Chemii .
• Bensaude-Vincent, Bernadette (21 marca 1998). Stephanie L. Kwolek, Transkrypcja wywiadu przeprowadzonego przez Bernadette Bensaude-Vincent w Wilmington, Delaware w dniu 21 marca 1998 r. (PDF) . Filadelfia: Fundacja Dziedzictwa Chemicznego .
• Wywiad historii mówionej ze Stephanie L. Kwolek (1986) z Science History Institute Digital Collections
• Wywiad historii mówionej ze Stephanie L. Kwolek (1998) z Science History Institute Digital Collections
• Dokumenty Stephanie L. Kwolek w Muzeum i Bibliotece Hagley .
• Stephanie Kwolek fotografuje i nagrywa wideo w Hagley Museum and Library .
• Stephanie Kwolek fotografuje w Muzeum i Bibliotece Hagley .