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

26.01.2021 16:00:00

Развитие ИИ привело к очень интересному явлению — так называемым глубоким выдумкам, или по-английски deepfake. О современном положении дел и об отношении общества к этому явлению рассказано в недавней статье Ахмеда Саифуддина из Наньянского технологического университета в Сингапуре

>>
11.01.2021 16:00:00

…предложена методика построения электрофизической модели верхнего слоя грунта Луны на основе данных о его минералогическом составе и диэлектрических свойствах…

…масса всего, что сделано человеком, превысила суммарный вес всех живых существ на планете…

…в сельских районах жарких стран можно стерилизовать инструменты в автоклавах с помощью солнечного тепла…



>>
29.12.2020 14:00:00

Пандемия КОВИД-19 уже к июлю 2020 года обошлась мировой экономике в 6—16 триллионов долларов. А к четвертому кварталу 2021 года потери только США превысят 16 триллионов. Всех этих потерь можно было избежать, проведя комплекс понятных специалистам мероприятий.

>>
23.12.2020 16:00:00

В мире политики установилась новая норма: победитель выходит с перевесом в считаные доли процентов голосов. Какой механизм может лежать в основе такого электорального равенства? Многие социологи ломали головы, но вот за дело взялись профессиональные физики, и всё стало на место.

>>
07.12.2020 17:00:00

…впервые получены доказательства изменения вида черной дыры с течением времени…

…криоэлектронная микроскопия теперь позволяет получить структуру белка с атомарным разрешением…

…самки китовых акул растут медленнее, чем самцы, но в конце концов вырастают крупнее; особи длиной более 12 метров — преимущественно самки…

>>