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.

Разные разности

05.02.2019 15:30:00

В числе награжденных оказался и наш постоянный автор Аркадий Курамшин, ставший лауреатом в специальной номинации за «Популяризацию химии»

>>
04.02.2019 14:00:00

...в «Physical Review Letters» готовится к публикации статья о материале, обладающем сверхпроводимостью при температуре, близкой к комнатной...

…президенты академий наук КНР и США заявили о необходимости срочно выработать международное соглашение по генному редактированию клеток зародышевой линии человека...

...результаты добровольной алкоголизации крыс, которые оценивали в различных тестах, говорят о том, что решающий фактор склонности к потреблению этанола — низкая адаптивность...


>>
29.01.2019 16:00:00

Восемь лет назад В.И.Глазко рассказал нашему журналу про гипотезу отбора на дурака. Согласно ей, стресс ведет к тому, что среди эмбрионов выживают менее специализированные формы. В таких условиях резко снижаются качество нового поколения и, если речь идет о человеке, его умственные способности. Похоже, что исследователи из Лейденского и Лундского университетов нашли механизм такого отбора.

>>
23.01.2019 10:00:00

Горлица — дикий голубь, довольно близкий родственник обитающих в городах голубей. Считается, что охота и исчезновение сорняков на полях Европы ведут к уменьшению численности этих птиц, и она попала в список уязвимых видов. Есть и еще одна причина: вытеснение кольчатой горлицей.

>>
09.01.2019 10:00:00

…на Марс совершила посадку первая геофизическая обсерватория InSight, представители NASA заявляют, что работы будут протекать по плану...

…человек может наследовать митохондрии не только от матери, но также от отца, и это бывает причиной патологий...

…возраст образцов наскальной живописи на острове Борнео — не менее 40 тыс. лет; на сегодня это самые древние изображения...


>>