Stephanie Kwolek

Toutes sortes de choses peuvent se produire quand vous êtes ouvert aux nouvelles idées et que vous expérimentez.

Stephanie Louise Kwolek était une chimiste américaine connue pour avoir inventé le Kevlar. Elle était d'origine polonaise et sa carrière à l'entreprise DuPont a duré plus de 40 ans. Elle a découvert le premier d'une famille de fibres synthétiques d'une résistance et d'une rigidité exceptionnelles : la poly-paraphénylène téréphthalamide.

Pour sa découverte, Kwolek a reçu la Médaille Lavoisier de l'entreprise DuPont pour son accomplissement technique remarquable. En août 2019, elle était la seule employée de sexe féminin à avoir reçu cet honneur. En 1995, elle est devenue la quatrième femme à être ajoutée au National Inventors Hall of Fame. Kwolek a remporté de nombreux prix pour ses travaux en chimie des polymères, notamment la National Medal of Technology, le IRI Achievement Award et la Perkin Medal.

Enfance et éducation

Kwolek est née de parents immigrés polonais dans la banlieue de Pittsburgh, à New Kensington, en Pennsylvanie, en 1923. Son père, John Kwolek polonais : Jan Chwałek, est décédé quand elle avait dix ans. C'était un naturaliste de vocation, et Kwolek a passé des heures avec lui, enfant, en explorant le monde naturel. Elle a attribué son intérêt pour la science à lui et son intérêt pour le stylisme à sa mère, Nellie Zajdel Kwolek, qui travaillait comme couturière.

En 1946, Stephanie a obtenu un baccalauréat ès sciences avec une spécialisation en chimie du Margaret Morrison Carnegie College de l'Université Carnegie Mellon. Elle avait prévu de devenir médecin et espérait pouvoir gagner suffisamment d'argent grâce à un emploi temporaire dans un domaine lié à la chimie pour aller à l'école de médecine.

Carrière chez DuPont

William Hale Charch, un futur mentor, a offert à Kwolek un poste à l'installation DuPont de Buffalo, New York, en 1946. Ce poste était dû au fait que les hommes étaient à l'armée à l'étranger.

Kwolek n'avait l'intention de travailler pour DuPont que temporairement, pour amasser de l'argent pour ses études. Quand elle a trouvé le travail intéressant, elle a décidé de rester et a déménagé à Wilmington, Delaware, en 1950 avec DuPont. En 1959, elle a remporté un prix de publication de l'American Chemical Society ACS, le premier de nombreux prix. L'article, The Nylon Rope Trick, a démontré un moyen de produire du nylon dans un bécher à température ambiante. C'est toujours une expérience courante en classe, et le processus a été étendu aux polyamides de poids moléculaire élevé. En 1985, Kwolek et ses collègues ont breveté une méthode de préparation des polymères PBO et PBT.

Kevlar

En travaillant pour DuPont, Kwolek a inventé le Kevlar. En 1964, en prévision d'une pénurie d'essence, son groupe a commencé à chercher une fibre légère mais résistante pour remplacer l'acier utilisé dans les pneus. Les polymères avec lesquels elle travaillait à l'époque, le téréphtalate de poly-p-phénylène et le polybenzamide, formaient un cristal liquide en solution qui devait à l'époque être filé à fusion à plus de 200 °C 392 °F, ce qui produisait des fibres plus faibles et moins rigides. Une technique unique dans ses nouveaux projets et le processus de polymérisation par condensation à la fusion était de réduire ces températures entre 0 et 40 °C 32 et 104 °F.

Comme elle l'a expliqué plus tard dans un discours de 1993 :

La solution était inhabituellement (de faible viscosité), trouble, agitée-opalescente et d'apparence de babeurre. Les solutions polymères conventionnelles sont généralement claires ou translucides et ont la viscosité de la mélasse, plus ou moins. La solution que j'avais préparée ressemblait à une dispersion mais était totalement filtrée à travers un filtre à pores fins. C'était une solution cristalline liquide, mais je ne le savais pas à l'époque.

Ce genre de solution trouble était généralement jeté. Cependant, Kwolek a persuadé le technicien Charles Smullen, qui gérait la filière, de tester sa solution. Elle a été étonnée de constater que la nouvelle fibre ne se cassait pas quand le nylon le ferait généralement. Non seulement c'était plus résistant que le nylon, mais le Kevlar était cinq fois plus résistant que l'acier en poids. Son superviseur et le directeur du laboratoire ont tous deux compris l'importance de sa découverte, et un nouveau domaine de la chimie des polymères a rapidement émergé. En 1971, le Kevlar moderne a été introduit. Kwolek a appris que les fibres pouvaient être rendues encore plus résistantes par un traitement thermique. Les molécules de polymère, en forme de bâtons ou d'allumettes, sont très orientées, ce qui donne au Kevlar sa résistance extraordinaire. Kwolek a poursuivi la recherche de dérivés de Kevlar thermotrope contenant des groupes aliphatiques et de chlore.

Applications du Kevlar

Kwolek n'était pas très impliquée dans le développement des applications pratiques du Kevlar. Une fois que les directeurs généraux de DuPont ont été informés de la découverte, ils ont immédiatement assigné un groupe entier pour travailler sur différents aspects », a-t-elle déclaré. Néanmoins, Kwolek a poursuivi les investigations chimiques des dérivés de Kevlar pour DuPont. Elle n'a également pas profité des produits DuPont, car elle a cédé le brevet Kevlar à l'entreprise.

Le Kevlar est utilisé comme matériau dans plus de 200 applications, notamment les raquettes de tennis, les skis, les cordes de parachute, les bateaux, les avions, les cordes, les câbles et les gilets pare-balles. Il a été utilisé pour les pneus de voitures, les bottes de pompiers, les bâtons de hockey, les gants résistants aux coupures et les voitures blindées. Il a également été utilisé pour les matériaux de construction protectrice comme les matériaux à l'épreuve des bombes, les salles de secours contre les tempêtes et les renforts de ponts. Au cours de la semaine du décès de Kwolek, le millionième gilet résistant aux balles fabriqué avec du Kevlar a été vendu. Le Kevlar est également utilisé pour fabriquer des téléphones cellulaires ; le Droid RAZR de Motorola a un corps unibody en Kevlar.

Prix et honneurs

Pour sa découverte du Kevlar, Kwolek a reçu la Médaille Lavoisier de l'entreprise DuPont pour son accomplissement technique remarquable en 1995, en tant qu'« expérimentatrice persistante et modèle dont la découverte des polyamides cristallins liquides a mené aux fibres Kevlar aramide ». Au moment de son décès en 2014, elle était toujours la seule employée à avoir reçu cet honneur. Sa découverte a généré plusieurs milliards de dollars de revenus pour DuPont, son employeur à l'époque, mais elle n'en a jamais bénéficié directement financièrement.

En 1980, Kwolek a reçu le Chemical Pioneer Award de l'American Institute of Chemists, et un Award for Creative Invention de l'American Chemical Society. En 1995, Kwolek a été ajoutée au National Inventors Hall of Fame. En 1996, elle a reçu la National Medal of Technology et le IRI Achievement Award. En 1997, elle a reçu la Perkin Medal de l'American Chemical Society. En 2003, elle a été intronisée au National Women's Hall of Fame.

Elle a reçu des diplômes honorifiques de l'Université Carnegie Mellon 2001, du Worcester Polytechnic Institute 1981 et de l'Université Clarkson 1997.

La Royal Society of Chemistry décerne un « Stephanie L Kwolek Award » biennal, « pour reconnaître les contributions exceptionnelles dans le domaine de la chimie des matériaux d'un scientifique travaillant en dehors du Royaume-Uni ».

Kwolek est présentée comme l'une des 175 Faces of Chemistry de la Royal Society of Chemistry.

La novella du livre électronique Star Trek Starfleet Corps of Engineers #30: Ishtar Rising fait référence à une navette nommée Kwolek.

Retraite

En 1986, Kwolek a pris sa retraite en tant qu'associée de recherche pour DuPont. Vers la fin de sa vie, elle a consulté pour DuPont et a siégé à la fois au National Research Council et à la National Academy of Sciences. Durant ses 40 ans en tant que scientifique en recherche, elle a déposé et reçu soit 17 soit 28 brevets.

Elle tutoyait souvent des étudiants en chimie. Elle a également conçu et écrit sur de nombreuses démonstrations en classe qui sont toujours utilisées dans les écoles aujourd'hui, comme le Nylon Rope Trick.

Kwolek est décédée à l'âge de 90 ans le 18 juin 2014.