1960年代までに、デラウェア州ウィルミントンにあるデュポンの先駆的研究研究所は、高強度で耐熱性のある繊維を探していた。研究の一つの方向性として芳香族ポリアミドがあった。これは剛直な鎖状分子で、理論上は非常に強い繊維を作るはずだった。

問題は、反応が湿気と熱に極めて敏感で、中間体が加水分解したり自己重合したりしやすかったことである。化学者ステファニー・クウォレクは許容できる溶媒を見つけ、低温重合の条件を整えた。彼女がバッチを紡糸しようとしたとき、そのドープは粘稠で透明ではなく、流動性のある濁った液体だった。

ほとんどの研究者ならそのドープを捨てただろう。クウォレクは直感に従い、それでも紡糸することを主張した。結果は、それまでに作られたどの繊維よりもはるかに剛直で強い繊維だった。濁った外観は、棒状の分子が溶液中で配向して液晶状態になったことによるものだった。

デュポンの研究所はこれをケブラーとして商業化し、1971年に初めて販売され、防弾チョッキやラジアルタイヤに使われた。低配向角の繊維に関する特許は、配向した内部構造と方法を対象とし、デュポンに譲渡された。

濁った液晶流体が、最強の繊維へと紡がれる

剛直棒状分子は、紡糸前に液晶溶液中で自己配向する

配向したドープから出発することで、後から分子を一列に引き伸ばす必要がなくなった

奇妙な濁ったバッチは失敗ではなく、何か新しいことが起きている兆候だった

常識に直面しても自分のデータを信じることが、唯一無二の結果が潜む場所である

濁って流動性のあるバッチは、分子が予想とは異なる振る舞いをしている兆候でありうる。捨てるのではなくその奇妙なバッチを調べることが、例外的なものを見つけることにつながる。

ケブラーはデュポンの旗艦的な高性能繊維となり、防弾チョッキ、タイヤ、ブレーキパッド、帆布、航空宇宙複合材料に使われた。年間数億ドルの売上を生み出し、クウォレクは米国特許17件と数十の栄誉を得た。

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出典

  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