Stephanie L. Kwolek - Người phát minh ra sợi Kevlar qua đời ở tuổi 90

Stephanie L. Kwolek, nhà hóa học đã phát minh ra sợi Kevlar, loại vật liệu nhẹ và siêu bền được dùng để sản xuất áo giáp chống đạn, vừa mới qua đời ở tuổi 90. Phát minh trên là thành quả của 15 năm miệt mài nghiên cứu thầm lặng tại công ty hóa chất DuPont, nơi Kwolek từng làm việc nhằm giúp cứu sống hàng triệu người trên khắp thế giới. Kwolek được mệnh danh là "bậc thầy chống đạn" và được giới khoa học thế giới công nhận như là 1 hình mẫu tiên phong của phụ nữ làm khoa học.

Stephanie Louise Kwolek sinh vào ngày 31/7/1923 tại New Kensington, Hoa Kỳ trong một gia đình gốc Ba Lan. Từ nhỏ, Kwolek luôn mơ ước được trở thành 1 bác sĩ tuy nhiên gia đình đã không đủ tiền để giúp bà theo học trường y. Vào năm 1946, bà tốt nghiệp cử nhân hóa tại Đại học Carnegie Mellon, Pittsburgh. Ngay sau khi tốt nghiệp, Kwolek bắt đầu làm việc tại phòng thí nghiệm trực thuộc công ty hóa chất DuPont tại Wilmington. Trong quá trình nghiên cứu tại đây, Kwolek đã có 1 phát minh khiến tên tuổi của bà nổi danh trên khắp thế giới: sợi Kevlar.

Nhà hóa học Stephanie Louise Kwolek

Kevlar là tên thương mại của loại sợi aramid đanh, cứng và được nhiều người biết tới với ứng dụng gia cố nhựa tổng hợp trong áo chống đạn hoặc dụng cụ hộ thân. Theo ước tính của công ty hóa chất DuPont, từ những năm 1970 đến nay áo giáp chống đạn đã góp phần cứu sống hơn 3000 nhân viên cảnh sát trên khắp nước Mỹ. Cho tới hiện nay, sợi Kevlar vẫn còn tiếp tục được phát triển nhằm cải thiện độ bền và trọng lượng giảm xuống đáng kể so với nguyên mẫu ban đầu.

Ngoài được dùng làm áo chống đạn, Kevlar còn hiện diện ở khắp nơi trên thế giới với nhiều ứng dụng khác nhau. Kevlar có thể được sử dụng trong lốp xe, giày cho lính cứu hỏa, gậy khúc côn cầu, găng tay bắt dao, cáp quang, nệm chống cháy, bọc thép cho xe hơi và được dùng làm vật liệu để sản xuất cano. Ngoài ra, Kevlar còn được dùng làm vật liệu xây dựng cho các công trình có khả năng chống đạn, bom. Người ta còn dùng Kevlar để xây dựng các căn phòng an toàn trong nhà nhằm chóng lại mưa, bão,... Thậm chí, Kevlar còn được sử dụng để tăng cường khả năng chịu tải cho những công trình cầu đường.

Công trình nghiên cứu dẫn đến sự ra đời của Kevlar được bắt đầu từ những năm 1960. Đây là giai đoạn mà sự xuất hiện của phụ nữ trong giới khoa học là khá hiếm hoi. Và khi đó, nữ hóa học Kwolek đã lãnh đạo nhóm nghiên cứu tại phòng thí nghiệm thuộc công ty hóa chất DuPont với mục tiêu phát triển một loại vật liệu bền, đủ để thay thế thép sử dụng trong lốp xe dạng tỏa tròn.

Vào năm 1964, Kwolek đã thực hiện các thử nghiệm nhằm chuyển vật liệu polymer từ thể rắn sang lỏng. Tuy nhiên, kết quả tạo thành không giống như những mong đợi ban đầu. Đó chỉ là 1 dung dịch loãng mà mờ đục. Do đó, các đồng nghiệp của Kwolek đã không tán thành hướng nghiên cứu của bà. Tuy nhiên, bà vẫn tiếp tục thử nghiệm. Giải pháp bà đưa ra là "quay" dung dịch polymer bằng máy tạo tơ trong phòng thí nghiệm nhằm loại bỏ hết chất lỏng dung môi.

Và một cách hết sức tình cờ khi Kwolek đặt dung dịch polumer vào máy tạo tơ, bà phát hiện ra rằng những phân tử polyamide (một dạng tinh thể lỏng) chứa trong dung dịch xếp thành từng hàng song song với nhau. Khi dung dịch được làm lạnh sẽ tạo thành các sợi vô cùng cứng. Kwolek hết sức ngạc nhiên với phát hiện trên. Sau đó, bà tiếp tục tiến hành các thử nghiệm dựa trên loại sợi tạo thành.

Qua hàng loạt các thử nghiệm tiến hành vào năm 1965, Kwolek đã nhận thấy rằng đây là 1 loại sợi bền như thép với cân nặng tương đương và đặc biệt là có khả năng chống cháy. Ngay khi đó, Herbert Blades, Joseph Rivers và nhiều nhà lãnh đạo tại DuPont đã sớm nhận thấy tiềm năng thương mại vô cùng to lớn của loại sợi đặc biệt này. Và cuối cùng, những chiếc lốp xe sử dụng "sợi B" (tên đầu tiên của Kevlar) đã được sản xuất thử nghiệm tại nhà máy Richmond.

Sợi Kevlar được sử dụng trong mũ bảo hộ của quân đội​

Gần 1 thập niên sau đó, các nhà nghiên cứu bắt đầu phát triển mẫu áo chống đạn súng ngắn sử dụng sợi Kevlar. Vào năm 1975, những chiếc áo giáp chống đạn đầu tiên chính thức được trang bị tại nhiều sở cảnh sát tại Mỹ. Các phiên bản sau đó tiếp tục được gia cố và tăng cường số lớp Kevlar nhằm tăng tính an toàn cho người mặc. Kể từ năm 1990, áo giáp được bổ sung thêm các tấm gốm nhằm tăng khả năng chịu lửa.

Và từ đó đến nay, trang phục bảo hộ liên tục được phát triển và hoàn thiện dựa vào nguyên mẫu bằng sợi Kevlar ban đầu do Kwolek phát minh ra. Ngoài ra, sợi Kevlar còn được sử dụng để chế tạo hàng loạt các sản phẩm trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau trên khắp thế giới. Cuối cùng thì tác giả của loại vật liệu đột phá này đã qua đời, nhưng có lẽ tên tuổi của bà sẽ sống mãi như một tấm gương về phụ nữ làm khoa học với những cống hiến vĩ đại của bà cho sự phát triển của nhân loại.