CASO KEVLAR

Caso práctico: Kevlar®

Descripción del caso

El Kevlar® (poliparafenileno tereftalamida) es uno de los materiales más extraordinarios que existen en la actualidad. Si comparamos las telas de Kevlar con el acero observaremos que los dos productos son casi igual de rígidos, pero el Kevlar tiene el doble de resistencia a la tracción y absorbe diez veces más energía antes de romperse. A estas propiedades físicas hay que unir la ligereza. El peso del Kevlar en comparación con el acero es insignificante. Por si no fuera suficiente, el Kevlar es resistente a la corrosión química, tiene una conductividad eléctrica muy baja y aguanta temperaturas de cuatrocientos grados Celsius.

Las telas fabricadas con Kevlar son capaces de resistir el impacto de una bala. Por este motivo se utilizaron desde el primer momento para fabricar chalecos antibalas y cascos militares. Sus propiedades son tan fantásticas que se han encontrado usos en prácticamente todas las industrias. Se utilizan como material protector de los satélites artificiales, en los trajes espaciales, en las alas de aviones ligeros, en neumáticos que funcionan desinflados, en los tanques de combustible de los Formula 1, en raquetas de tenis, esquíes, bicicletas, veleros y kayaks, en equipamiento de motoristas, en botas de alta montaña… Los globos de aire que amortiguaron la caída en el suelo marciano de la sonda Pathfinder estaban fabricados con Kevlar.

El Kevlar no solo es un material extraordinario, también es un negocio fabuloso.

El Kevlar fue inventado por Stephanie Kwolek en 1965 para la compañía DuPont. Stephanie Kwolek nació en Pittsburg en 1923 en una familia de emigrantes polacos. Su padre, John Kwolek (su nombre polaco original era Jan Chwalek, pero tuvo que adaptarlo al inglés al establecerse en Estados Unidos), falleció cuando Stephanie contaba apenas con diez años. A pesar de las dificultades Stephanie era una estudiante brillante y fue capaz de abrirse camino. Obtuvo el Grado en Ciencias Químicas en 1946 en el Margaret Morrison Carnegie College, un centro universitario solo para mujeres adscrito a la Universidad Carnegie Mellon.

El objetivo de Stephanie era convertirse en médico, pero estudió Química porque no podía costearse los estudios de Medicina. Nunca pensó en dedicarse profesionalmente a la química, para ella era tan solo un medio de ganar el dinero que le permitiese matricularse en la Facultad de Medicina. Con esta idea en mente, en 1946 comenzó a trabajar para la empresa DuPont. Fue contratada por Hale Charch, un reconocido experto en polímeros de aquella época que actúo como su mentor en la empresa.

Stepanie Kwolek se sintió fascinada por el trabajo con polímeros, tanto que en poco tiempo renunció a su idea original de estudiar Medicina. En pocos años se convirtió en una experta en la materia. En 1959 recibió un premio de la Sociedad Americana de Química por una publicación científica en la que demostraba que era posible fabricar fibras de nailon a temperatura ambiente. Este fue el primer reconocimiento oficial de una carrera profesional llena de éxitos.

En 1980 recibió el Premio Pionero de la Química concedido por el Instituto Americano de Químicos. El mismo año, la Sociedad Americana de Química le concedió el Premio a la Invención Creativa. En 1995, fue incluida en el Salón de la Fama Nacional de los Inventores. Tan solo cuatro mujeres han sido elegidas para este salón de la fama. El mismo año, 1995, Kwolek recibió la Medalla Lavoisier concedida por la compañía DuPont por sus extraordinarios logos técnicos. Es la única mujer que ha recibido esta condecoración. En 1996 recibió la Medalla Nacional de Tecnología y el Premio al Logro IRI (Industrial Research Institute). En 1997, recibió la Medalla Perkin concedida por Sociedad Americana de Química, el galardón más alto concedido por esta institución. Desde 2008 la Real Sociedad Británica de Química concede el Premio Stephanie Kwolek como reconocimiento a contribuciones excepcionales en el área de materiales químicos realizados por científicos que trabajan fuera de Reino Unido. Stephanie Kwolek fue la primera en recibir este premio que lleva su nombre.

La química de polímeros es fascinante. Bajo las condiciones adecuadas es posible enlazar moléculas orgánicas sencillas para formar macromoléculas gigantescas formadas por millones de moléculas originales. Lo más fascinante es que las macromoléculas resultantes (los polímeros) tienen propiedades completamente diferentes de las moléculas iniciales. Por este motivo, aún hoy en día no es posible saber con certeza las propiedades qué tendrá un polímero hasta que no se sintetiza y experimenta con él.

El primer polímero sintético fue la baquelita. Este material fue creado en 1907 por el químico belga Leo Baekeland. La baquelita se obtiene combinando fenol y formaldehído, dos moléculas muy sencillas y baratas. En las condiciones adecuadas estas moléculas crean un polímero tridimensional mucho más barato que la cerámica, mucho más resistente y que funciona mucho mejor como aislante del calor y de la electricidad.

El polietileno, el plástico más sencillo, fue creado por el químico alemán Hans von Pechmann en 1898 por accidente. El proceso para producirlo de forma industrial fue desarrollado por Laboratorios ICI en Gran Bretaña en 1933. El Nylon® fue inventado en 1938 por Wallace Hume Carothers y la patente fue adquirida por la empresa DuPont.

La química de los polímeros ha avanzado mucho desde la baquelita, el polietileno y el nailon y Stephanie Kwolek ha tenido mucho que ver con este avance.

Stephanie Kwolek inventó el Kevlar mientras estaba en un proyecto cuyo objetivo inicial era mejorar la resistencia del nailon. Hacer un polímero a la carta es muy complejo y lo era aún más en los años sesenta. Por otra parte, Kwolek poseía una combinación única de conocimiento profundo, experiencia extensa y una intuición extraordinaria. Utilizó parafenilendiamina y cloruro de tereftaloilo porque intuyó que sus anillos aromáticos proporcionarían mucha resistencia al polímero.

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