ステファニー・ルイーズ・クウォレック( / ˈkwoʊlɛk / 、 1923年7月31日 - 2014年6月18日)は、ケブラー(ポリパラフェニレンテレフタルアミド)の発明で知られるポーランド系アメリカ人の化学者。デュポン社での彼女のキャリアは40年以上に及んだ。[ 1 ] [ 2 ]
クウォレックは、その発見により、デュポン社の卓越した技術的業績に対するラヴォアジエ メダルを授与された。2021 年以前は、彼女はその栄誉を受けた唯一の女性社員だった。1995 年に、彼女は全米発明家殿堂入りを果たした 4 人目の女性となった。[ 3 ]クウォレックは、ポリマー化学における業績により、国家技術メダル、IRI 功績賞、パーキン メダルなど、 数々の賞を受賞した。[ 4 ] [ 5 ]
クウォレックは、1923年にペンシルベニア州ピッツバーグ郊外のニューケンジントンで、ポーランド移民の両親のもとに生まれた2人兄弟の1人だった。[ 6 ] [ 7 ]彼女が通っていた小学校は小さかったため、教室は2つの異なる学年で共有されていたが、彼女にとってはそれが利点だった。科学への愛情が深まるにつれ、彼女は教室の向こう側の年上の子供たちにも簡単に追い越した。[ 8 ]彼女の父親、ジョン・クウォレック[ 7 ]は、彼女が10歳の時に亡くなった。[ 9 ]彼は趣味で博物学者であり、クウォレックは子供の頃、何時間も彼と一緒に自然界を探検して過ごした。[ 1 ]彼らは午後を一緒に近くの森を探検し、植物を集め、動物を観察し、後にスクラップブックに名前を付けて特徴を書き留めた。[ 10 ]彼女は科学への興味は父親から、ファッションデザインへの興味は裁縫師として働いていた母親のネリー(旧姓ザイデル)から受け継いだものだと考えている。母親はステファニーに、彼女は完璧主義すぎるからファッション業界でキャリアを築くのは無理だと告げたので、ステファニーは医師になることを決意した。[ 11 ] [ 7 ] [ 9 ]
1946年、ステファニーはカーネギーメロン大学のマーガレット・モリソン・カーネギー・カレッジで化学の理学士号を取得した。彼女は医師になることを計画しており、化学関連分野での臨時の仕事で医学部に通うのに十分な資金を稼げることを望んでいた。[ 9 ]
クウォレックは1946年に、後の指導者となるウィリアム・ヘイル・チャーチから、デュポンのニューヨーク州バッファロー工場での職をオファーされた。 [ 12 ]デュポンとの面接の際、チャーチ博士は、会社から約2週間後に採用の可否を連絡すると述べていた。クウォレックは、別の会社にオファーを受けるかどうかを伝えなければならないため、もっと早く返事をもらえないかと尋ねた。するとチャーチは受付係を呼び、クウォレックの目の前でオファーレターを口述筆記させた。 [ 13 ]
化学会社であるデュポンは、ラジアルタイヤに使用される鋼鉄よりも軽量で耐久性に優れた石油由来のポリマー繊維を探していた。第二次世界大戦で多くの男性が海外に派遣されていたため、同社には人員不足が生じていた。デュポンは戦争直前にナイロンを発売しており、その事業は急成長を遂げ、様々な繊維用途へと発展していった。
同時に、長期化した第二次世界大戦は、人員と装備を保護するための軽量で着用可能な装甲の必要性を強調した。戦争が海外で激化する中、戦闘に従事する兵士は、ライフル弾を止めるのに十分な強度を持ちながら戦闘で着用できるほど軽量な素材がなかったため、ボディアーマーなしで戦わなければならなかった。 [ 8 ]鋼鉄が唯一利用可能な装甲素材であったが、その重量のため、装甲車両での使用に限られていた。それでも、鋼鉄は特殊な徹甲弾で貫通される可能性があった。
クウォレックは、さらなる研究のための資金を稼ぐために一時的にデュポンで働くつもりだったが、彼女が取り組んだポリマー研究は非常に興味深くやりがいがあったため、医学部への進学計画を断念し、化学を生涯の仕事にすることに決めた。[ 4 ] [ 14 ] [ 15 ] 1950年、彼女の研究グループはデラウェア州ウィルミントンに移った。 [ 12 ] 1959年、彼女はアメリカ化学会(ACS)から出版賞を受賞した。これは数々の賞の最初のものだった。論文「ナイロンロープトリック」[ 10 ]は、ビーカー内で室温でナイロンを製造する方法を示した。これは今でも一般的な教室実験であり、[ 16 ]このプロセスは高分子量ポリアミドに拡張された。[ 17 ] 1985年、クウォレックと共同研究者はPBOおよびPBTポリマーを製造する方法の特許を取得した。[ 18 ]デュポンはポリマー技術とイノベーションの最先端にあったため、クウォレックはその職を離れることなく、キャリアのすべてをデュポンでの研究に費やした。40年にわたるキャリアの中で、クウォレックは28件の特許を出願した。ケブラーに加えて、スパンデックス(ライクラ)、ノーメックス、カプトンなどの製品にも貢献した。1986年に退職した後もデュポンのコンサルタントとして活動を続け、1995年には同社初の女性として研究に対するラヴォアジエ賞を受賞した。
彼女は、新しいポリマーの探索と、 0~40 ℃(32~104 °F)程度の低温で行われる新しい縮合プロセスの探索に取り組んでいた。例えばナイロンの製造に用いられる溶融縮合重合プロセスは、200 ℃(392 °F)以上で行われていた。非常に反応速度の速い中間体を用いる低温重縮合プロセスでは、溶融せず、 400 ℃(752 °F)以上の温度で初めて分解し始めるポリマーを製造することが可能になる。
クウォレックは、1950年代から1960年代にかけてアラミド、すなわち「芳香族ポリアミド」に関する研究で最もよく知られています。アラミドは、丈夫で硬く、難燃性の繊維に加工できるポリマーの一種です。彼女のアラミドに関する研究は、研究員のポール・W・モーガンの指導の下で行われました。モーガンは、アラミドの分子鎖に嵩高いベンゼン環(または「芳香族」環)が存在するため、アラミドは硬い繊維を形成するが、非常に高い温度でしか融解しないため、溶液から調製する必要があると計算しました。クウォレックは、ポリ-m-フェニレンイソフタルアミドの製造に適した溶媒と重合条件を決定しました。この化合物は、デュポン社が1961年に難燃性繊維「ノーメックス」として発売しました。その後、彼女は研究をポリ-p-ベンズアミドとポリ-p-フェニレンテレフタルアミドにまで広げ、これらの化合物が溶液中で非常に規則的な棒状の分子配列をとることを発見しました。これら2種類の「液晶ポリマー」(史上初めて合成されたもの)から、これまでにない剛性と引張強度を示す繊維が紡糸された。クウォレックによって発明された革新的なポリマーであるポリ-p-フェニレンテレフタルアミドは、ケブラーという名前で市販された。[ 9 ]
1964年、ガソリン不足を予期して、クウォレックの研究グループは、タイヤに使用されている鋼鉄に代わる軽量かつ高強度の繊維を探し始めた。[ 11 ] [ 9 ]彼女が研究していたポリ-p-フェニレンテレフタレートとポリベンズアミド[ 19 ]は、溶液中で液晶を形成し、当時200 ℃ (392 °F)以上で溶融紡糸する必要があり、その結果、強度と剛性の低い繊維が生成された。彼女の新しいプロジェクトと溶融縮合重合プロセスにおける独自の技術は、これらの温度を0~40 ℃(32~104 °F)の範囲に下げることであった。[ 9 ]
彼女が1993年のスピーチで説明したように:[ 20 ]
その溶液は、通常とは異なり(粘度が低く)、濁っていて、乳白色で、バターミルクのような外観をしていた。一般的なポリマー溶液は通常、透明または半透明で、粘度は糖蜜程度である。私が調製した溶液は分散液のように見えたが、細孔フィルターで完全に濾過できた。これは液晶溶液だったのだが、当時はそれに気づかなかった。
このような濁った溶液は通常捨てられていました。クウォレックは、溶液が機械を詰まらせると考えられたため、彼女の溶液に紡糸口金を使用することを拒否されました。[ 21 ]しかし、クウォレックは、紡糸口金を操作していた技術者のチャールズ・スミュレンを説得して、彼女の溶液をテストしてもらいました。彼女は、ナイロンが通常切れるところを、新しい繊維は切れないことに驚きました。ナイロンよりも強いだけでなく、ケブラーは重量で鋼鉄の5倍の強度がありました。彼女の上司と研究所長の両方が 彼女の発見の重要性を理解し、ポリマー化学の新しい分野が急速に生まれました。1971年までに、現代のケブラーが導入されました。[ 9 ]クウォレックは、繊維を熱処理することでさらに強くできることを学びました。棒状またはマッチ棒状のポリマー分子は高度に配向しており、これがケブラーの並外れた強度を与えています。クウォレックは、脂肪族基と塩素基を含むサーモトロピックケブラー誘導体の研究を続けました。[ 22 ]
クウォレックはケブラーの実用化にはあまり関わっていなかった。[ 23 ]デュポンの上級管理職にこの発見が知らされると、「彼らはすぐにさまざまな側面に取り組むグループを編成した」と彼女は語った。それでもクウォレックはケブラー誘導体の研究を続けた。[ 24 ]彼女はケブラーの特許をデュポンに譲渡したため、デュポンの製品から利益を得ることはなかった。[ 25 ]
ケブラーは、テニスラケット、スキー、パラシュートライン、ボート、飛行機、ロープ、ケーブル、防弾チョッキなど、200 を超える用途で使用されています。[ 1 ]自動車のタイヤ、消防士のブーツ、ホッケースティック、耐切創手袋、装甲車にも使用されています。また、防爆材、ハリケーン避難室、橋梁補強材などの保護建築材料にも使用されています。[ 25 ]クウォレックの死去週には、ケブラー製の防弾チョッキが 100 万個販売されました。[ 26 ]ケブラーは携帯電話ケースの製造にも使用されており、モトローラのDroid RAZRはケブラー製の一体成型ボディを採用しています。[ 27 ]
ケブラーは、警察や軍隊向けの軽量防弾チョッキとして使用されています。また、海底光ファイバーケーブルの保護、橋梁の吊り下げ構造の補強、カヌー、ドラムヘッド、フライパンなどの保護層にも使用されています。
ステファニー・クウォレックは、科学分野での功績に加え、科学、技術、工学、数学(STEM)分野における女性の参加促進に情熱を注いだ人物でもあった。20世紀半ばにデュポン社で働いていた数少ない女性化学者の一人として、クウォレックは男性優位の分野で直面した困難についてしばしば語り、若い女性たちが科学の道に進むよう励ました。
退職後、クウォレックはボランティアとして、全国の教室で学生の指導や化学に関する講演を行った。彼女は実践的な科学教育の重要性を信じ、「ナイロンロープのトリック」などの実験を頻繁に実演し、学生、特に女子生徒を化学の不思議さに引き込んだ。彼女の活動は、若い世代にとって科学を分かりやすくし、多くの人々にSTEM分野を創造的で影響力のある分野として捉えるよう促した。
クウォレック氏はまた、全米科学アカデミーや全米研究評議会などの組織と協力し、科学分野における多様性の促進や科学教育政策に関する助言を行った。彼女は、イノベーションや研究における女性の役割に焦点を当てたパネルディスカッションにも参加し、科学技術分野におけるより幅広い女性の参画を求める声に加わった。
英国王立化学会が、彼女の名を冠した隔年賞「ステファニー・L・クウォレック賞」を創設したことは、化学者としてだけでなく、ロールモデルとしても彼女が永続的な影響力を持っていることを示している。この賞は、英国国外で活躍する科学者による材料化学分野における卓越した貢献を称えるものであり、その設立は彼女の世界的な影響力を反映している。
クウォレックの生涯と業績は、STEM分野のカリキュラムにこれまで十分に代表されてこなかった人物を取り入れるという幅広い取り組みの一環として、現在多くの教室で教えられている。彼女は科学分野における先駆的な女性たちのリストに頻繁に名を連ね、忍耐力、知的な厳密さ、そして研究とイノベーションにおける多様性の重要性を示す模範として高く評価されている。

ケブラーの発見により、クウォレックは1995年にデュポン社のラヴォアジエ・メダルを受賞した。これは「粘り強い実験家であり、液晶ポリアミドの発見がケブラーアラミド繊維につながった模範的人物」として、卓越した技術的業績を称えるものであった。[ 28 ] [ 29 ] 2014年に彼女が亡くなった時点でも、この栄誉を受けた唯一の女性社員であった。[ 30 ]彼女の発見はデュポン社に数十億ドルの収益をもたらしたが、彼女自身は金銭的に直接的な利益を得ることはなかった。[ 25 ]
1980年、クウォレックはアメリカ化学者協会から化学パイオニア賞、アメリカ化学会から創造的発明賞を受賞しました。[ 4 ] 1995年、[ 12 ] [ 31 ]クウォレックは全米発明家殿堂入りを果たしました。[ 3 ] 1996年、彼女は国家技術勲章とIRI功績賞を受賞しました。1997年、彼女はアメリカ化学会からパーキンメダルを受賞しました。 [ 32 ] 2003年、彼女は全米女性殿堂入りを果たしました。[ 7 ] 2019年、タイム誌は1920年から始まる年間最優秀女性を称えるために89種類の新しい表紙を作成し、1966年にクウォレックを選びました。[ 33 ]
彼女はカーネギーメロン大学(2001年)[ 34 ] 、ウースター工科大学(1981年)[ 4 ]、クラークソン大学(1997年)[ 35 ]から名誉学位を授与された。
英国王立化学会は、隔年で「ステファニー・L・クウォレック賞」を授与しており、「英国国外で活動する科学者による材料化学分野への卓越した貢献を称える」ものである。[ 36 ]
彼女は研究科学者として40年間活動し、17件の特許を取得した。[ 38 ]
1986年、クウォレックはデュポンの研究員を退職した。晩年はデュポンのコンサルタントを務め、全米研究評議会と全米科学アカデミーの両方で活動した。[ 11 ] [ 39 ]
退職後、クウォレックは科学教育と普及活動に専念した。彼女は定期的に教室を訪れ、化学実験を実演し、生徒、特に若い女の子たちにSTEM分野のキャリアを目指すよう促した。[ 11 ]また、専門団体でも積極的に活動し、科学分野における女性の地位向上を提唱し、若手化学者への指導を行った。彼女は科学実験に関する執筆を続け、亡くなるまで知的好奇心を持ち続けた。
クウォレックは2014年6月18日、デラウェア州タリービルで90歳で亡くなった。彼女は敬虔なカトリック教徒で、葬儀はデラウェア州グリーンビルのセント・ジョセフ・オン・ザ・ブランディワイン・カトリック教会で行われた。[ 40 ] [ 41 ]
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