stringtranslate.com

Стефани Кволек

Стефани Луиза Кволек ( / ˈ k w oʊ l ɛ k / ; 31 июля 1923 г. – 18 июня 2014 г.) была польско-американским химиком , наиболее известной изобретением кевлара (полипарафенилентерефталамида). Ее карьера в компании DuPont длилась более 40 лет. [1] [2]

За свое открытие Кволек была награждена медалью Лавуазье компании DuPont за выдающиеся технические достижения. По состоянию на август 2019 года она была единственной женщиной-сотрудницей, удостоенной этой чести. [3] В 1995 году она стала четвертой женщиной, включенной в Национальный зал славы изобретателей . [4] Кволек получила множество наград за свою работу в области химии полимеров , включая Национальную медаль технологий , премию IRI за достижения и медаль Перкина . [5] [6]

Ранняя жизнь и образование

Кволек была одним из двух детей, родившихся в семье польских иммигрантов в пригороде Питтсбурга Нью-Кенсингтон , штат Пенсильвания , в 1923 году. [7] Начальная школа, в которую она ходила, была достаточно маленькой, чтобы ее класс делили между двумя разными классами, что она считала преимуществом. По мере того, как росла любовь Кволек к науке, она легко опережала даже старших детей в классе. [8] Ее отец, Джон Кволек, [7] умер, когда ей было десять лет. [9] Он был натуралистом по призванию, и Кволек проводила с ним часы, когда была ребенком, исследуя природный мир. [1] Они проводили вместе дни, исследуя близлежащие леса, собирая растения и наблюдая за животными, которых они позже назовут и охарактеризуют в альбоме, который Кволек вела в детстве. [10] Она приписывала свой интерес к науке ему, а интерес к дизайну одежды — своей матери, Нелли (Зайдель) Кволек, которая работала швеей. Ее мать сказала ей, что она слишком перфекционистка, чтобы делать карьеру в сфере моды, поэтому Кволек решила стать врачом. [3] [7] [9]

В 1946 году Стефани получила степень бакалавра наук со специализацией в области химии в колледже Маргарет Моррисон Карнеги Университета Карнеги-Меллона . Она планировала стать врачом и надеялась, что сможет заработать достаточно денег на временной работе в области, связанной с химией, чтобы поступить в медицинскую школу. [9]

Карьера в компании DuPont

Уильям Хейл Чарч, будущий наставник, предложил Кволек должность на предприятии DuPont в Буффало, штат Нью-Йорк , в 1946 году. [11] Во время своего собеседования с DuPont доктор Чарч сказал, что компания свяжется с ней примерно через две недели, чтобы сообщить, получила ли она работу. Кволек спросила, могут ли они ответить раньше, поскольку ей нужно было уведомить другую компанию, примет ли она их предложение. Затем Чарч позвал своего секретаря, чтобы продиктовать ей письмо с предложением Кволек. [12]

Будучи химической компанией, DuPont пыталась найти полимерное волокно на основе нефти, которое было бы легче и прочнее стали в радиальных шинах . В компании были вакансии, учитывая, что многие мужчины были за границей во время Второй мировой войны . DuPont представила нейлон незадолго до войны, и этот бизнес процветал и расцвел в нескольких текстильных приложениях.

В то же время затянувшаяся Вторая мировая война подчеркнула необходимость в легкой, носимой броне для защиты личного состава и оборудования. Поскольку война бушевала за рубежом, солдатам, участвующим в бою, приходилось обходиться без бронежилетов , поскольку не было материала, достаточно прочного, чтобы остановить винтовочную пулю, но достаточно легкого, чтобы носить его в бою. [8] Сталь была единственным доступным материалом для брони, и ее вес ограничивал ее применение в бронированных транспортных средствах . Даже тогда сталь могла быть пробита специализированными бронебойными боеприпасами .

Кволек намеревалась временно работать в DuPont, чтобы собрать деньги на дальнейшее обучение. В DuPont исследования полимеров, над которыми она работала, были настолько интересными и сложными, что она решила отказаться от планов поступить в медицинскую школу и сделать химию своей карьерой на всю жизнь. [5] [13] [14] Ее исследовательская группа переехала в Уилмингтон, штат Делавэр , в 1950 году. [11] В 1959 году она выиграла премию за публикацию от Американского химического общества (ACS), первую из многих наград. В статье « Трюк с нейлоновой веревкой » [10] был продемонстрирован способ производства нейлона в стакане при комнатной температуре. Это по-прежнему обычный эксперимент в классе, [15] и процесс был распространен на полиамиды с высокой молекулярной массой. [16] В 1985 году Кволек и ее коллеги запатентовали метод получения полимеров PBO и PBT. [17] Поскольку Dupont был на переднем крае полимерных технологий и инноваций, Кволек так и не переросла эту должность и провела всю свою карьеру, занимаясь исследованиями в Dupont. За свою 40-летнюю карьеру Кволек подала 28 патентов. Помимо кевлара, она внесла свой вклад в такие продукты, как спандекс (лайкра), номекс и каптон . Она продолжила работать консультантом в Dupont после выхода на пенсию в 1986 году и стала первой женщиной, получившей медаль Лавуазье за ​​исследования в 1995 году.

Она занималась поиском новых полимеров, а также нового процесса конденсации, который происходит при более низких температурах около 0–40 °C (32–104 °F). Процесс конденсационной полимеризации расплава, используемый при получении нейлона, например, вместо этого проводился при температуре более 200 °C (392 °F). Процессы поликонденсации при более низких температурах, в которых используются очень быстро реагирующие промежуточные продукты, позволяют получать полимеры, которые не могут быть расплавлены и начинают разлагаться только при температурах выше 400 °C (752 °F).

Кевлар

Кволек наиболее известна своей работой в 1950-х и 1960-х годах с арамидами , или «ароматическими полиамидами», типом полимера, который может быть превращен в прочные, жесткие и огнестойкие волокна. Ее лабораторная работа по арамидам проводилась под руководством научного сотрудника Пола У. Моргана, который рассчитал, что арамиды будут образовывать жесткие волокна из-за наличия объемных бензольных (или «ароматических») колец в их молекулярных цепях, но что их придется готовить из раствора, поскольку они плавятся только при очень высоких температурах. Кволек определила растворители и условия полимеризации, подходящие для производства поли-м-фениленизофталамида, соединения, которое DuPont выпустила в 1961 году в качестве огнестойкого волокна с торговым названием Nomex. Затем она расширила свою работу на поли-п-бензамид и поли-п-фениленатерефталамид, которые, как она отметила, приняли очень регулярные стержнеобразные молекулярные расположения в растворе. Из этих двух «жидкокристаллических полимеров» (первые из когда-либо полученных) были спрядены волокна, которые показали беспрецедентную жесткость и прочность на разрыв. Инновационный полимер Поли-п-фенилентерефталамид, изобретенный Кволеком, был выпущен в продажу под названием Кевлар . [9]

В 1964 году, предвидя нехватку бензина, группа Кволек начала поиск легкого, но прочного волокна для замены стали, используемой в шинах. [3] [9] Полимеры, с которыми она работала, поли-п-фенилентерефталат и полибензамид, [18] образовывали жидкие кристаллы в растворе, который в то время приходилось формировать из расплава при температуре более 200 °C (392 °F), что давало более слабые и менее жесткие волокна. Уникальной техникой в ​​ее новых проектах и ​​процессе полимеризации с конденсацией расплава было снижение этих температур до 0–40 °C (32–104 °F). [9]

Как она объяснила в своей речи в 1993 году: [19]

Раствор был необычайно (низкая вязкость), мутным, опалесцирующим и на вид напоминал пахту. Обычные полимерные растворы обычно прозрачны или полупрозрачны и имеют вязкость патоки , более или менее. Приготовленный мной раствор выглядел как дисперсия, но полностью фильтровался через мелкопористый фильтр. Это был жидкокристаллический раствор, но в то время я этого не знал.

Этот вид мутного раствора обычно выбрасывался. Кволек было отказано в использовании фильеры для ее раствора, потому что считалось, что раствор засорит машину. [20] Однако Кволек убедила техника Чарльза Смуллена, который управлял фильерой , протестировать ее раствор. Она была поражена, обнаружив, что новое волокно не рвется, как это обычно происходит с нейлоном. Он был не только прочнее нейлона, кевлар был в пять раз прочнее стали по весу. И ее руководитель, и директор лаборатории [ необходима ссылка ] поняли важность ее открытия, и быстро возникла новая область химии полимеров . К 1971 году был представлен современный кевлар. [9] Кволек узнала, что волокна можно сделать еще прочнее, подвергнув их термической обработке. Молекулы полимера, имеющие форму стержней или спичек, имеют высокую ориентацию, что придает кевлару его необычайную прочность. Кволек продолжила исследования термотропных производных кевлара, содержащих алифатические и хлорные группы. [21]

Применение кевлара

Кволек не была сильно вовлечена в разработку практических приложений кевлара. [22] Как только старшие менеджеры DuPont узнали об открытии, «они немедленно назначили целую группу для работы над различными аспектами», сказала она. Тем не менее, Кволек продолжала исследования производных кевлара. [23] Она не получила прибыли от продукции DuPont, поскольку передала патент на кевлар компании. [24]

Кевлар используется в более чем 200 областях, включая теннисные ракетки, лыжи, парашютные стропы, лодки, самолеты, канаты, кабели и бронежилеты . [1] Он использовался для автомобильных шин, пожарных ботинок, хоккейных клюшек, перчаток, устойчивых к порезам, и бронированных автомобилей. Он также использовался для защитных строительных материалов, таких как материалы для защиты от бомб, безопасные комнаты для урагана и арматура мостов. [24] В течение недели после смерти Кволек был продан миллионный пуленепробиваемый жилет, изготовленный из кевлара. [25] Кевлар также используется для изготовления чехлов для мобильных телефонов; Droid RAZR от Motorola имеет цельный корпус из кевлара. [26]

Кевлар спасал жизни, используя его в качестве легкого бронежилета для полиции и военных; передавал сообщения через океан в качестве защитного материала для подводного оптоволоконного кабеля; поддерживал мосты с помощью сверхпрочных канатов; и использовался в бесчисленном количестве других применений: от защитной одежды для спортсменов и ученых до каноэ, барабанных пластиков и сковородок. [ необходима ссылка ]

Награды, почести и наследие

Королевское химическое общество - Премия Стефани Л. Кволек (2014)
Цитата Стефани Кволек, сфотографированная в 2024 году в Музее природы и науки штата Делавэр .

За открытие кевлара Кволек была награждена медалью Лавуазье компании DuPont за выдающиеся технические достижения в 1995 году как «Упорный экспериментатор и образец для подражания, чье открытие жидкокристаллических полиамидов привело к созданию арамидных волокон кевлара». [27] [28] На момент своей смерти в 2014 году она все еще была единственной женщиной-сотрудницей, удостоенной этой чести. [29] Ее открытие принесло несколько миллиардов долларов дохода для DuPont , которая была ее работодателем в то время, но она никогда не получала от этого прямой финансовой выгоды. [24]

В 1980 году Кволек получила премию «Химический пионер» от Американского института химиков и премию «За творческое изобретение» от Американского химического общества . [5] В 1995 году [11] [30] Кволек была включена в Национальный зал славы изобретателей . [4] В 1996 году она получила Национальную медаль технологий и премию IRI Achievement Award . В 1997 году она получила медаль Перкина от Американского химического общества. [31] В 2003 году она была включена в Национальный женский зал славы . [7]

Ей были присуждены почетные степени Университета Карнеги-Меллона (2001), [32] Вустерского политехнического института (1981) [5] и Университета Кларксона (1997). [33]

Королевское химическое общество раз в два года присуждает «Премию Стефани Л. Кволек» «в знак признания исключительного вклада в область химии материалов ученого, работающего за пределами Великобритании». [34]

Кволек входит в число 175 лиц химии Королевского химического общества . [35]

Дальнейшая жизнь

В 1986 году Кволек вышла на пенсию с должности научного сотрудника DuPont. Ближе к концу своей жизни она консультировала DuPont и работала в Национальном исследовательском совете и Национальной академии наук . [11] За 40 лет работы в качестве ученого-исследователя она подала и получила 17 [22] или 28 патентов. [30]

Она часто давала уроки химии студентам. [24] Она также придумала и описала многочисленные демонстрации в классе, которые до сих пор используются в школах, например, трюк с нейлоновой веревкой . [36]

Кволек умерла в возрасте 90 лет 18 июня 2014 года. [37] Ее похороны состоялись в церкви Святого Иосифа на Брендивайне .

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcd "Женщины в химии – Стефани Кволек". Институт истории науки . Получено 13 июня 2013 г.
  2. ^ Патент США 3,819,587 Полностью ароматическое карбоциклическое поликарбонамидное волокно. Патент на кевлар выдан в 1974 году Стефани Кволек.
  3. ^ abc Дэн Самородницкий, «Познакомьтесь со Стефани Кволек, женщиной, которая подарила нам бронежилеты и штаны для йоги» Massive Science, 31 июля 2019 г.
  4. ^ ab "Присвоение Стефани Луизе Кволек почетной степени доктора наук". Университет Делавэра . UDaily. 31 мая 2008 г. Архивировано из оригинала 5 июня 2011 г. Получено 24 мая 2009 г.
  5. ^ abcd Бенсоуд-Винсент, Бернадетт (21 марта 1998 г.). Стефани Л. Кволек, Стенограмма интервью, проведенного Бернадетт Бенсоуд-Винсент в Уилмингтоне, штат Делавэр, 21 марта 1998 г. (PDF) . Филадельфия: Фонд химического наследия .
  6. ^ "SCI Perkin Medal". Институт истории науки . Получено 24 марта 2018 г.
  7. ^ abcd "Stephanie Kwolek". Soylent Communications. Архивировано из оригинала 30 апреля 2009 г. Получено 24 мая 2009 г.
  8. ^ ab Domonoske, Camila (20 июня 2014 г.). «Стефани Кволек, химик, создавшая кевлар, умерла в возрасте 90 лет». NPR .
  9. ^ abcdefg "Inventing Modern America: Insight — Stephanie Kwolek". Программа Lemelson- MIT . Архивировано из оригинала 27 марта 2009 г. Получено 24 мая 2009 г.
  10. ^ ab Morgan, PW; Kwolek, SL (1959). "Межфазная поликонденсация. II. Основы образования полимеров на границах раздела жидкостей". Journal of Polymer Science . 40 (137): 299–327. Bibcode :1959JPoSc..40..299M. doi :10.1002/pol.1959.1204013702.
  11. ^ abcd "Invent Now". Национальный зал славы изобретателей. Архивировано из оригинала 15 марта 2009 г. Получено 24 мая 2009 г.
  12. ^ "Стефани Л. Кволек". Институт истории науки . Получено 9 апреля 2023 г.
  13. ^ Фергюсон, Рэймонд К. (4 мая 1986 г.). Стефани Луиза Кволек, Стенограмма интервью, проведенного Рэймондом К. Фергюсоном в Шарпли, штат Делавэр, 4 мая 1986 г. (PDF) . Филадельфия: Центр истории химии Бекмана .
  14. ^ Росситер, Маргарет В. (1998). Женщины-ученые в Америке. Балтимор, Мэриленд: Johns Hopkins University Press . стр. 267. ISBN 0-8018-5711-2. Получено 24 мая 2009 г. – через Google Books .
  15. ↑ Карлсон, Майкл (28 июня 2014 г.). «Некролог Стефани Кволек». The Guardian .
  16. ^ Морган, П. В.; Кволек, С. Л. (1975). «Полиамиды из фенилендиаминов и алифатических дикислот». Макромолекулы . 8 (2): 104–111. Bibcode : 1975MaMol...8..104M. doi : 10.1021/ma60044a003.
  17. ↑ US 4608427, Sweeny, W. & Kwolek, SL, «Полимеры PBO и PBT», выданный 26 августа 1986 г., переданный du Pont de Nemours, EI, and Co., США. 
  18. ^ Биография Стефани Луизы Кволек. Bookrags. Архивировано из оригинала 29 июня 2011 г. Получено 24 мая 2009 г.
  19. ↑ Брегар, Билл (20 июня 2014 г.). «Некролог изобретательницы кевлара Стефани Кволек». Пластиковые новости . Проверено 21 июня 2014 г.
  20. ↑ Женщины в химии: Стефани Кволек, 10 сентября 2012 г. , получено 24 апреля 2022 г.
  21. ^ Kwolek, SL; Luise, RR (1986). «Термотропные жидкокристаллические ароматические/циклоалифатические полиэфиры и волокна». Macromolecules . 19 (7): 1789–1796. Bibcode :1986MaMol..19.1789K. doi :10.1021/ma00161a002.
  22. ^ ab Quinn, Jim. «Я мог быть креативным и работать так усердно, как хотел». American Heritage Publishing. Архивировано из оригинала 2 декабря 2008 г. Получено 24 мая 2009 г.
  23. ^ Морган, Пол В.; Плетчер, Терри К.; Кволек, Стефани Л. (29 августа 1984 г.). "Ароматические азометиновые полимеры и волокна". Полимеры для волокон и эластомеров . Американское химическое общество . стр. 103-114. doi :10.1021/bk-1984-0260.ch007. ISBN 9780841208599.
  24. ^ abcd Пирс, Джереми (21 июня 2014 г.). «Стефани Л. Кволек, изобретательница кевлара, умерла в возрасте 90 лет». New York Times . Получено 21 июня 2014 г. .
  25. ^ Newcomb, Alyssa (20 июня 2014 г.). «Изобретательница кевлара Стефани Кволек умерла в возрасте 90 лет». Good Morning America . Архивировано из оригинала 23 марта 2017 г. Получено 21 июня 2014 г. – через Yahoo! News .
  26. ↑ Covert, Adrian; Rose, Brent (18 октября 2011 г.). «Motorola Droid RAZR: самый тонкий из всех. Кевлар. Защита от брызг. Да». Gizmodo . Получено 22 июня 2014 г.
  27. ^ "Добро пожаловать в Глобальное Сотрудничество: Медаль Лавуазье за ​​Технические Достижения" (PDF) . DuPont . Получено 22 июня 2014 г. .
  28. ^ «Ученые Дюпона награждены медалями Лавуазье за ​​технические достижения» (пресс-релиз). PRNewswire . 27 апреля 1995 г. Архивировано из оригинала 9 июля 2014 г. Получено 22 июня 2014 г. – через TheFreeLibrary .
  29. ^ "Изобретательница кевлара Стефани Кволек умерла". BBC News . 21 июня 2014 г. Получено 29 декабря 2019 г.
  30. ^ ab "История кевлара — Стефани Кволек". The New York Times Company . About.com . Архивировано из оригинала 6 декабря 2012 г. . Получено 24 мая 2009 г. .
  31. ^ "JCE Online: Biographical Snapshots: Snapshot". Журнал химического образования . Американское химическое общество . Архивировано из оригинала 30 мая 2009 г. Получено 24 мая 2009 г.
  32. ^ "Некролог: выпускница Carnegie Mellon и изобретатель Зала славы Стефани Кволек умерла в возрасте 90 лет". Новости Carnegie Mellon . Университет Карнеги-Меллона. 20 июня 2014 г. Получено 7 октября 2014 г.
  33. ^ "Почетные степени". Университет Кларксона . Архивировано из оригинала 12 октября 2014 года . Получено 7 октября 2014 года .
  34. ^ "RSC Stephanie L Kwolek Award". Королевское химическое общество . Получено 14 ноября 2014 г.
  35. ^ Марр, Изобель (июль 2015 г.). «Стефани Кволек | 175 лиц химии». Королевское химическое общество . Получено 24 июля 2015 г.
  36. ^ Морган, Пол В.; Кволек, Стефани Л. (апрель 1959 г.). «Трюк с нейлоновой веревкой: демонстрация конденсационной полимеризации». Журнал химического образования . 36 (4): 182. Bibcode : 1959JChEd..36..182M. doi : 10.1021/ed036p182.
  37. ^ "Изобретательница кевлара Стефани Кволек умерла в возрасте 90 лет". Delawareonline.com . Получено 19 июня 2014 г. .

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Библиотечные ресурсы о
Стефани Кволек
  • Ресурсы в вашей библиотеке
  • Ресурсы в других библиотеках
Стефани Кволек
  • Ресурсы в вашей библиотеке
  • Ресурсы в других библиотеках

Медиа, связанные со Стефани Кволек на Wikimedia Commons