到了20世纪60年代,杜邦位于特拉华州威尔明顿的先驱研究实验室正在寻找一种高强度、耐热的纤维。一条研究路线涉及芳香族聚酰胺,这些刚性链分子理论上能制成非常强的纤维。

问题在于反应对湿气和热极其敏感,中间体容易水解或自聚合。化学家Stephanie Kwolek找到了可接受的溶剂,并设置了低温聚合条件。当她去纺丝时,她的批次是流动且浑浊的,而不是粘稠且清澈的。

大多数研究人员会扔掉这种纺丝液。Kwolek凭直觉坚持要纺。结果得到的纤维比以前任何纤维都更硬更强,因为浑浊外观来自棒状分子在溶液中排列成液晶态。

杜邦实验室将其商业化,命名为凯夫拉,1971年首次上市,用于防弹衣和子午线轮胎。关于低取向角纤维的专利涵盖了内部排列结构和方法,并转让给了杜邦。

浑浊的液晶液体能纺出最强纤维

刚性棒状分子在纺丝前在液晶溶液中自发排列

从排列好的纺丝液开始省去了事后拉伸分子使其排列的步骤

奇怪的浑浊批次是新现象的迹象,不是失败

在传统面前相信自己的数据,独特的结果就藏在其中

浑浊、流动的批次可能意味着分子行为与预期不同;检查异常的批次而非丢弃,才能发现卓越的结果。

凯夫拉成为杜邦的旗舰高性能纤维,用于防弹衣、轮胎、刹车片、船帆布和航空航天复合材料。它每年产生数亿美元的销售额;Kwolek获得17项美国专利和无数荣誉。

从这里,追溯依据

参考来源

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