Itt bepillanthatsz
a Mi MICSODA filmekbe:

Get Flash to see this player.

A kevlár – a majdnem tökéletes anyagok szimbóluma

2017. május 11., 16:11
 

Akik ismerik a Batman-történeteket, jól tudják, hogy a Bob Kane rajzoló és Bill Finger író által kitalált hősnek valójában nincsenek emberfeletti képességei. Őt igazából azok a különleges anyagokból gyártott védőfelszerelései és fegyverei emelik a szuperhősök közé, amelyeket kétségtelenül ügyesen és mindig jó célok érdekében használ. Ezek az eszközök csupa olyan anyagból készültek, amelyek a valóságban, a mesén kívül is léteznek és különleges tulajdonságokkal rendelkeznek. Ilyen a Batman védőpáncéljához, csizmájához és sisakjához felhasznált kevlár is, amely a huszadik század egyik legnagyobb találmánya.


 
Stephanie Kwolek az USA-ban már a negyvenes években is megbecsült kutató lehetett, az ország legjelentősebb kémiai laboratóriumában. Európa keleti felén még visszazavarták volna a fakanálhoz.

Ki találta fel a kevlárt?
A kevlár a DuPont cég kémikusa, Stephanie Kwolek találmánya volt, 1965-ben. Kwolek lengyel bevándorló szülők gyermekeként született, az amerikai Pittsburgh külvárosában. Apjának, John Kwoleknek a természettudomány volt a hobbija, aminek izgalmába szerencsére a kislányát is bevonta, így Stephanie már gyerekkorától természetes módon gyakorolta az elemző és a mindennek a mélyére hatoló gondolkodást, kísérletezést. És bár még csak 10 éves volt, amikor édesapját elvesztette, ezt az érdeklődését egész életében megőrizte. Először orvosnak készült, de az egyetemi tanulmányaihoz pénzre volt szüksége, amit az orvosláshoz kötődő kémikusi munkákkal szerzett meg. Ennek révén már egyetemista korában kiváló kémikussá fejlesztette magát, olyannyira, hogy 1946-ban ebből a tárgyból is tudományos minősítést szerzett. Így történt, hogy az akkorra kiemelkedő kémiai kutatóközponttá vált DuPont cég már ebben az évben felajánlott neki egy kutatói állást, Buffalóban. És bár ez nem volt könnyű választás, Stephanie úgy döntött, hogy megéri ennek az érdekes munkának a kedvéért lemondania az orvosi hivatásról. Ráadásul az életpályája azt igazolta vissza, hogy a hivatás lényegéről végül mégsem kellett lemondania, hiszen a találmánnyal, amellyel később beírta magát a kémia történelmébe, szintén emberek életét mentette meg.
A francia alapítású DuPont már a húszas évek végétől fontos alapkutatásokat végzett, amelyekre jelentős összegeket költött. Ezek eredménye volt például 1933-ban a nejlon kifejlesztése, majd később a teflon, a butacite és a neoprene is. A II. világháború idején már kiemelten foglalkoztak a különböző polimerek gyártásával is, amivel az ipari szálakkal, műanyagokkal és filmmel foglalkozó üzletágakat alapozták meg. (A polimerek azok a kémiai vegyületek, amelyek nagy számú, egy- vagy többfajta, azonos típusú atomcsoportból, úgynevezett monomer egységből épülnek fel és amelyekben ezeket az építőelemeket primer kémiai kötések kapcsolják össze.) Mindezzel összefüggésben a vállalat fontos céljának tekintette az ipari termelés környezetromboló hatásának csökkentését is (később élen járt például az egészségre káros CFC gázok – közismert nevükön: freonok – kibocsátásának csökkentésében is). Miután a DuPont a háború után nagy erővel részt vett Európa újjáépítésében is, a hatvanas-hetvenes években ismét megerősítette a kutatómunkákat. Ezek aktív résztvevője volt tehát Stephanie Kwolek, aki elsősorban a polimerekkel foglalkozott. A cél egyébként ekkor egy olyan gumiabroncs kifejlesztése volt, amelyben könnyű, mégis erős és rugalmas szálak vannak. Kwolek a polifenilénekkel és a polybenzamiddal végzett kísérletei során egy olyan folyadékkristályos megoldást dolgozott ki, amellyel közel jutott a megoldáshoz, és amelynek során megszületett a kevlár fantázianevű szál is, a maga különleges tulajdonságaival.
A kevlár egy speciális polimer, az aramid egyik fajtája, teljes nevén para-feniléndiamin-ftálsavamid. (Az aramid név az „aril amid” összevonása. A kémiai leírás szerint az aramid az aromás csoportokhoz kapcsolódó, amid- vagy imidkötésekből álló szintetikus lineáris makromolekulák alkotta szál, amelyben az amid- vagy imidkötések legalább 85 százaléka a közvetlenül kapcsolódik két aromás gyűrűhöz, és az esetlegesen jelen levő imidkötések száma nem haladja meg az amidkötésekét.)
A kevlárszálak legfontosabb jellemzője, hogy azokat csak nagyon nagy erővel lehet elszakítani. Ötször olyan erősek, mint az acélszálak, és megakadályozzák a repedések terjedését. Ugyanakkor nagyon könnyűek, nem korrodálódnak, ellenállnak a lúgoknak, a savaknak és a hőnek. Kwolek nagy sikert aratott azzal a bemutatójával, amelyen nejlonszállal hasonlította össze a kevlárszálat, bizonyítva, hogy miközben a nejlon egyre kisebbre zsugorodik a felforrósított vízben, a kevlár mit sem változik. A DuPont 1966-ban szabadalmaztatta a találmányt, és a kevlár elindulhatott a világsiker útján.

A mindenféle gonoszság elhárítására is képes Batman elsősorban a felszerelésének köszönheti a támadhatatlanságát, hiszen az öltözékének szinte minden darabja tartalmazza a különleges szakítószilárdságú és szinte mindennek ellenálló kevlárt.

Nemcsak Batman – még nagyon sok ember használja
A kevlár feltalálása után azonnal elkezdtek azon dolgozni, hogy minél több területen lehessen  felhasználni ezt a különleges anyagot. Az első terület természetesen az autógyártás volt, ahol a versenyautók abroncsaiba kevlárszálat tettek, az addig használt acélszálak helyett. De a szál további tesztelései során sokféle extrém helyzetben is „vizsgáztatták” az anyagot. Ennek során jöttek rá, hogy a kevlár a golyóálló mellényeknek is a lehető legjobb alapanyaga lehet. Ez valóban forradalmi változást hozott ezen a területen. Az azóta eltelt időszakban több ezer rendőr és katona életét mentette meg, hogy kevlárszálas védőmellényt vagy sisakot viselt.
De békésebb területeken is nagy szolgálatokat tesz a kevlár, hiszen a belőle készült borítás védi a tenger alatt húzódó kábeleket, ahogyan űrhajók és vízi járművek szerkezetében is biztosítja az anyagok törésmentességét és rugalmasságát, ahogyan az ejtőernyőkben, különféle kötelekben, zsinórokban (például a horgászzsinórokban), teniszütőkön, síléceken, vágásbiztos és hőálló kesztyűkben, hidakon, hangfalak membránjaiban, mobilokban és tűzoltócsizmákban is ezt teszik. Igaz, ma már ezek közül nem mindegyik szál azonos feltétlenül azzal, amelyet Kwolek egykor megalkotott, mert gyakran típusnévként is használják, és a többi gyártó hasonló termékét is kevlárnak hívják. Ez azonban éppen azt jelzi, hogy mennyire univerzális is lehet egy ilyen, eredetileg egyedi találmány.
Stephanie Kwolek gazdag és hosszú életet élt, és amikor 2014-ben, kilencven éves korában meghalt, éppen az egymilliomodik golyóálló mellényt adták el a hazájában. Találmánya pedig a csaknem tökéletes anyagok szimbólumává vált.

 

Lévai Júlia

 

 
Nyomtatóbarát verzió
Küldd tovább ezt a cikket barátodnak, ismerősödnek
Ajánld a Mi MICSODA Klubot barátodnak, ismerősödnek

Kapcsolat | Impresszum