Кевлар изобрела женщина?

Викторова Л.
(«ХиЖ», 2015, №3)

s20150312 kewlar1.jpgДа, знаменитый кевлар, представляющий собой параарамидное волокно (полипарафенилен-терефталамид), из которого сегодня делают бронежилеты во всем мире, изобрела Стефани Кволек (Stephanie Kwolek), американский химик. Большую часть жизни она проработала в компании «Дюпон» в США и умерла в прошлом году в возрасте 90 лет. По признанию Кволек, она была счастлива, поскольку ее изобретение спасло много жизней.

Как часто бывает, открытие произошло случайно. В 1964 году Кволек решала вполне конкретную задачу — пыталась создать прочное волокно, которое заменит тяжелый стальной корд в шинах. Обычно полимерную нить вытягивают, пропуская расплав полимера через тонкие фильеры.Однако Стефани Кволек работала с растворами полимеров, подбирая к ним подходящие растворители.

В сущности, у нее получились растворы жидкокристаллических полимеров, так что она невольно повторила природную технологию, которой владеют пауки: именно из растворов жидкокристаллических полимеров они выдавливают прочную нить паутины.

В одном из экспериментов Кволек получила мутный раствор, который полагалось бы выбросить, потому что его вязкость была очень маленькой. Но она все-таки решила попробовать вытянуть из него нить, несмотря на протесты коллег. На хороший результат не надеялась, просто надо было поставить точку в эксперименте. Ко всеобщему удивлению, из раствора легко получилось прекрасное волокно, прочнее знаменитого дюпоновского найлона и почти в десять раз прочнее всего того, что она получала до сих пор.

Спустя семь лет появился коммерческий продукт под названием «кевлар» и началось производство необычайно прочного волокна. Его плотность (1,44 г/см3) меньше, чем у стали (7,80 г/см3), но при равном весе образцов кевлар прочнее на разрыв в пять раз. Эту прочность обеспечивают водородные связи, крепко соединяющие цепи полимера: водород в одной цепи связывается с кислородом в другой. А дополнительное взаимодействие между ароматическими кольцами в разных штабелях еще больше упрочняет полимер. Вот почему он разлагается лишь при очень высокой температуре 427—482оС.

s20150312 kewlar2.jpg

Конечно, у кевлара есть и слабое место — он хуже сопротивляется сжатию. Прочность его на сжатие в десять раз меньше, чем на разрыв. Поэтому кевлар не годится на роль строительного материала. Но у него много работы в других отраслях: бронежилеты, корд для шин, панели и крылья в истребителях, бензиновые цистерны для болидов «Формулы-1», суда и яхты. На прочных канатах и тросах из кевлара, которые к тому же не ржавеют, подвешивают мосты. Из него делают огнестойкие и прочные одежду и перчатки для пожарных. И это далеко не полный перечень.

Похожее на кевлар волокно разработали в СССР в начале 1970-х годов. Сперва его назвали вниивлон, отдавая дань месту рождения — Всесоюзному научно-исследовательскому институту волокон (ВНИИВ). Позднее его переименовали в СВМ — сверхвысокомодульное. Это волокно делали из другого полимера — полигетероарилена, по иной технологии, но свойства у него были, как у кевлара, и даже получше. Производство прочных волокон в СССР прекратили в начале 1990-х годов.
123

Разные разности

23.09.2022 14:00:00

В Формуле-1 всегда бытовало твердое убеждение, что здесь работает «правило 80/20»: машина/команда отвечают за 80% успеха в гонке, а мастерство пилота — только за 20%. Но, как выяснили ученые из Университета Летбриджа, эта формула ошибочна.

>>
21.09.2022 16:00:00

Компания Virginia Tech вместе со специалистами из двух университетов США работает над перчатками для подводных манипуляций Octa-glove. Принцип их работы позаимствован у щупалец осьминога.

>>
17.09.2022 16:00:00

Одуванчики продолжают распространяться по миру. И делают это поразительно успешно. Потому что используют надежные и изощренные технологии, созданные природой. Например, семена одуванчиков — одни из лучших летунов.

>>
16.09.2022 18:00:00

Ученые из Университета Райса представили бесконтактную оптическую систему мониторинга деформаций, которая включает в себя тензочувствительную краску и портативное оборудование для считывания информации с нее.

>>
12.09.2022 10:00:00

…57% видов, находящихся под угрозой исчезновения, нуждаются в целенаправленных действиях по восстановлению, чтобы обеспечить их выживание

…игра на духовых инструментах, точно так же, как чихание и кашель, пение и разговоры, распространяет респираторные частицы, которые могут переносить вирус COVID-19…

…открыт родий в его самой высокой степени окисления

>>