In den 1960er-Jahren suchte das Pioneering Research Laboratory von DuPont in Wilmington, Delaware, nach einer hochfesten, hitzebeständigen Faser. Eine Forschungslinie befasste sich mit aromatischen Polyamiden, starren Kettenmolekülen, die theoretisch eine sehr starke Faser ergeben würden.

Das Problem war, dass die Reaktion äußerst empfindlich auf Feuchtigkeit und Hitze reagierte, sodass Zwischenprodukte zur Hydrolyse oder Selbstpolymerisation neigten. Die Chemikerin Stephanie Kwolek fand ein geeignetes Lösungsmittel und stellte Bedingungen für eine Polymerisation bei niedriger Temperatur her. Als sie ihre Charge spinnen wollte, war die Masse dünnflüssig und trüb statt viskos und klar.

Die meisten Forscher hätten diese Spinnlösung weggeworfen. Kwolek bestand aus Instinkt darauf, sie trotzdem zu verspinnen. Das Ergebnis war eine Faser, die weit steifer und stärker war als alles zuvor Hergestellte, denn das trübe Aussehen rührte daher, dass sich die stabförmigen Moleküle in der Lösung zu einem flüssigkristallinen Zustand ausrichteten.

Das DuPont-Labor vermarktete sie als Kevlar, erstmals 1971 auf den Markt gebracht und in kugelsicheren Westen und Radialreifen verkauft. Das Patent für die Faser mit geringem Orientierungswinkel umfasste die ausgerichtete innere Struktur und das Verfahren und wurde DuPont übertragen.

Eine trübe flüssigkristalline Flüssigkeit wird zur stärksten Faser gesponnen

Stabförmige Moleküle richten sich in einer flüssigkristallinen Lösung vor dem Spinnen selbst aus

Der Ausgang von einer bereits ausgerichteten Spinnlösung machte es überflüssig, die Moleküle nachträglich in eine Linie zu strecken

Die seltsame trübe Charge war das Zeichen, dass etwas Neues geschah, kein Fehlschlag

Den eigenen Daten gegen die Konvention zu vertrauen, ist der Ort, an dem das einzigartige Ergebnis verborgen liegt

Eine trübe, dünnflüssige Charge kann das Zeichen dafür sein, dass sich die Moleküle anders als erwartet verhalten; die seltsame Charge zu prüfen, statt sie zu verwerfen, ist es, was die außergewöhnliche findet.

Kevlar wurde DuPonts Flaggschiff unter den Hochleistungsfasern und fand Verwendung in kugelsicheren Westen, Reifen, Bremsbelägen, Segeltuch und Verbundwerkstoffen für die Luft- und Raumfahrt. Es erzielte jährlich Verkäufe in Höhe von Hunderten Millionen Dollar; Kwolek erhielt 17 US-Patente und Dutzende Auszeichnungen.

DEN BELEGEN FOLGEN

Die Quellen

  1. Wholly aromatic carbocyclic polycarbonamide fiber having orientation angle of less than about 45° (US 3,819,587) Google Patents · patents.google.com ·
  2. Stephanie Kwolek Lemelson-MIT · lemelson.mit.edu