Stephanie Kwolek

يمكن لأشياء كثيرة أن تحدث عندما تكون منفتحاً على الأفكار الجديدة واللعب بالأشياء.

Stephanie Louise Kwolek كانت عالمة كيمياء أمريكية تشتهر باختراعها Kevlar. كانت من أصول بولندية وامتدت حياتها الوظيفية في شركة DuPont لأكثر من 40 سنة. اكتشفت أول مجموعة من الألياف الاصطناعية ذات القوة والصلابة الاستثنائية: poly-paraphenylene terephthalamide.

لاكتشافها، حصلت Kwolek على ميدالية Lavoisier من شركة DuPont للإنجاز التقني المتميز. اعتباراً من أغسطس 2019، كانت الموظفة الأنثى الوحيدة التي تلقت هذا الشرف. في عام 1995، أصبحت رابع امرأة يتم إضافتها إلى قاعة الاختراعات الوطنية. فازت Kwolek بعدد من الجوائز لعملها في كيمياء البوليمرات، بما في ذلك وسام التكنولوجيا الوطني وجائزة IRI Achievement Award وميدالية Perkin.

الحياة المبكرة والتعليم

ولدت Kwolek لوالدين مهاجرين من بولندا في ضاحية Pittsburgh بولاية New Kensington، Pennsylvania، في عام 1923. والدها، John Kwolek أو بالبولندية Jan Chwałek، توفي عندما كانت في العاشرة من عمرها. كان عالم طبيعيات بالهواية، وقضت Kwolek ساعات معه، وهي طفلة، في استكشاف العالم الطبيعي. نسبت اهتمامها بالعلوم إليه واهتمامها بتصميم الأزياء إلى والدتها، Nellie Zajdel Kwolek، التي عملت كخياطة.

في عام 1946، حصلت Stephanie على درجة البكالوريوس في العلوم مع تخصص في الكيمياء من Margaret Morrison Carnegie College في جامعة Carnegie Mellon. كانت تخطط لتصبح طبيبة وآملت أن تتمكن من كسب ما يكفي من المال من وظيفة مؤقتة في مجال متعلق بالكيمياء لحضور كلية الطب.

مسيرة DuPont الوظيفية

عرض عليها William Hale Charch، وهو مستشار مستقبلي، منصباً في منشأة DuPont في Buffalo، New York، في عام 1946. كان هذا الشاغر بسبب وجود الرجال في الجيش في الخارج.

كانت Kwolek تنوي العمل في DuPont مؤقتاً فقط، لجمع الأموال للدراسة. عندما وجدت العمل مثيراً للاهتمام، قررت البقاء والانتقال إلى Wilmington, Delaware، في عام 1950 مع DuPont. في عام 1959، فازت بجائزة النشر من الجمعية الكيميائية الأمريكية ACS، وهي أول جائزة من بين جوائز عديدة. أظهرت الورقة، The Nylon Rope Trick، طريقة لإنتاج النايلون في دورق في درجة حرارة الغرفة. لا تزال تجربة فصل دراسي شائعة، وتم توسيع العملية لتشمل البوليأميدات عالية الوزن الجزيئي. في عام 1985، حصلت Kwolek ومساعدوها على براءة اختراع لطريقة تحضير بوليمرات PBO و PBT.

Kevlar

أثناء عملها في DuPont، اخترعت Kwolek Kevlar. في عام 1964، توقعاً لنقص البنزين، بدأت مجموعتها البحث عن ألياف خفيفة الوزن لكن قوية لاستبدال الفولاذ المستخدم في الإطارات. البوليمرات التي كانت تعمل معها في ذلك الوقت، poly-p-phenylene terephthalate و polybenzamide، كونت بلورات سائلة أثناء وجودها في المحلول التي كان يجب أن تذوب عند درجة حرارة تزيد عن 200 °C 392 °F، مما أنتج ألياف أضعف وأقل صلابة. كانت التقنية الفريدة في مشاريعها الجديدة وعملية聚合 الانصهار-التكثيف هي تقليل تلك درجات الحرارة إلى ما بين 0 و 40 °C 32 و 104 °F.

كما شرحت لاحقاً في خطاب عام 1993:

كان المحلول غير عادي (لزوجة منخفضة)، عكر، يلمع عند التحريك ويشبه الحليب المخيض. المحاليل البوليمرية التقليدية عادة ما تكون صافية أو شفافة وتمتلك لزوجة تشبه العسل، أكثر أو أقل. المحلول الذي حضرته بدا وكأنه تشتت لكنه كان قابلاً تماماً للترشيح من خلال فلتر مسام دقيق. كان هذا محلولاً بلورياً سائلاً، لكنني لم أكن أعرف ذلك في ذلك الوقت.

كان هذا النوع من المحلول العكر يُرمى عادة. ومع ذلك، أقنعت Kwolek الفني Charles Smullen، الذي يدير المغزل، باختبار محلولها. فوجئت عندما اكتشفت أن الألياف الجديدة لن تنكسر عندما كان النايلون عادة ما ينكسر. لم تكن أقوى من النايلون فحسب، بل كانت Kevlar أقوى من الفولاذ بمقدار خمس مرات من حيث الوزن. فهم كل من مشرفها ومدير المختبر أهمية اكتشافها، وبرز مجال جديد من كيمياء البوليمرات بسرعة. بحلول عام 1971، تم تقديم Kevlar الحديث. تعلمت Kwolek أن الألياف يمكن أن تصبح أقوى بمعاملتها بالحرارة. جزيئات البوليمر، التي تشبه الأعمدة أو أعواد الثقاب، موجهة بدرجة عالية، مما يعطي Kevlar قوته الاستثنائية. واصلت Kwolek بحث مشتقات Kevlar thermotropic التي تحتوي على مجموعات أليفاتية والكلور.

تطبيقات Kevlar

لم تكن Kwolek منخرطة جداً في تطوير تطبيقات عملية لـ Kevlar. بمجرد إبلاغ كبار مديري DuPont عن الاكتشاف، أسندوا على الفور مجموعة كاملة للعمل على جوانب مختلفة،" قالت. وبالرغم من ذلك، واصلت Kwolek التحقيقات الكيميائية لمشتقات Kevlar لـ DuPont. كما أنها لم تستفد من منتجات DuPont، حيث وقعت براءة اختراع Kevlar للشركة.

يُستخدم Kevlar كمادة في أكثر من 200 تطبيق، بما في ذلك مضارب التنس والزلاجات وخطوط الفراغ والقوارب والطائرات والحبال والكابلات والسترات المقاومة للرصاص. تم استخدامه للإطارات السيارات وأحذية رجال الإطفاء وعصي الهوكي والقفازات المقاومة للقطع والسيارات المدرعة. تم استخدامه أيضاً لمواد البناء الواقية مثل المواد المقاومة للقنابل وغرف الحماية من الأعاصير وتعزيز الجسور. خلال أسبوع وفاة Kwolek، تم بيع السترة المقاومة للرصاص رقم مليون المصنوعة من Kevlar. يُستخدم Kevlar أيضاً في بناء الهواتف الذكية؛ هاتف Motorola's Droid RAZR يحتوي على جسم موحد من Kevlar.

الجوائز والأوسمة

لاكتشافها Kevlar، حصلت Kwolek على ميدالية Lavoisier من شركة DuPont للإنجاز التقني المتميز في عام 1995، باعتبارها "تجريبية مثابرة وقدوة حسنة اكتشافها للبوليأميدات البلورية السائلة أدى إلى ألياف aramid من Kevlar." في وقت وفاتها في عام 2014، كانت لا تزال الموظفة الأنثى الوحيدة التي تلقت هذا الشرف. أسفر اكتشافها عن مليارات الدولارات من الإيرادات لـ DuPont، وهي صاحبة عملها في ذلك الوقت، لكنها لم تستفد منه مباشرة مالياً.

في عام 1980، تلقت Kwolek جائزة Chemical Pioneer من المعهد الأمريكي للكيميائيين وجائزة الاختراع الإبداعي من الجمعية الكيميائية الأمريكية. في عام 1995، تمت إضافة Kwolek إلى قاعة الاختراعات الوطنية. في عام 1996، تلقت وسام التكنولوجيا الوطني وجائزة IRI Achievement Award. في عام 1997، تلقت ميدالية Perkin من الجمعية الكيميائية الأمريكية. في عام 2003، تم إدراجها في قاعة الشهرة الوطنية للمرأة.

حصلت على درجات دكتوراه فخرية من جامعة Carnegie Mellon 2001 و Worcester Polytechnic Institute 1981 و Clarkson University 1997.

تمنح الجمعية الملكية للكيمياء جائزة 'Stephanie L Kwolek' سنويتين، "لتكريم المساهمات الاستثنائية في مجال كيمياء المواد من عالم يعمل خارج المملكة المتحدة".

تظهر Kwolek كواحدة من 175 وجهاً في كيمياء الجمعية الملكية للكيمياء.

توجد إشارة إلى Kwolek في قصة Star Trek الإلكترونية Starfleet Corps of Engineers #30: Ishtar Rising حيث تسمى مركبة فضائية باسم Kwolek.

التقاعد

في عام 1986، تقاعدت Kwolek كباحثة في DuPont. في نهاية حياتها، قدمت استشارات لـ DuPont، وخدمت في المجلس الوطني للبحوث والأكاديمية الوطنية للعلوم. خلال 40 سنة من عملها كعالمة بحث، قدمت وحصلت على براءات اختراع بين 17 أو 28.

غالباً ما كانت تدرس الطلاب في الكيمياء. كما ابتكرت وكتبت عن تجارب فصل دراسي عديدة لا تزال تُستخدم في المدارس اليوم، مثل The Nylon Rope Trick.

توفيت Kwolek في سن 90 سنة في 18 يونيو، 2014.