La femme à l'origine

 de la découverte du Kevlar©

Par Alessandro Scola,
doctorant à l'École Polytechnique en Génie mécanique

Alessandro Scola, doctorant à l'École Polytechnique de Montréal en Génie mécanique.

Alessandro Scola, doctorant à l'École Polytechnique de Montréal en Génie mécanique.

En 1946, soit environ huit ans après la découverte du nylon, Stéphanie Kwolek est embauché chez DuPont comme jeune chimiste. Les plans de Kwolek étaient clairs : travailler chez DuPont assez longtemps pour épargner assez d’argent pour entreprendre des études en médecine, un rêve qu’elle caresse depuis son enfance. En 1950, n’ayant pas réussi à économiser assez d’argent pour entreprendre son projet, Kwolek décide d’abandonner son rêve de retourner aux études et déménage au Delaware afin de continuer sa carrière au siège social de DuPont. Cette carrière de presque 40 ans lui permet d’obtenir 28 brevets, de devenir la quatrième femme du National Inventors Hall of Fame, d’obtenir la National Medal of Technology ainsi que les médailles Lavoisier et Perkin. En 2003, 17 ans après sa retraite, elle est aussi nommée au National Women’s Hall of Fame.

Stéphanie Kwolek, la femme à l'origine de la découverte du Kevlar© par Alessandra Scola, doctorant à l'École Polytechnique de Montréal en Génie mécanique.

Stéphanie Kwolek, la femme à l'origine de la découverte du Kevlar© par Alessandra Scola, doctorant à l'École Polytechnique de Montréal en Génie mécanique.

Cette formidable carrière a été marquée par une invention particulière faite en 1965 : un para-aramide commercialisé sous le nom de Kevlar. En 1964, les bourses mondiales craignaient de faire face à une pénurie d’essence. DuPont a donc lancé des recherches visant la création d’une fibre synthétique aussi tenace que l’amiante et aussi durable que le verre. Cette fibre servirait, à terme, à remplacer les fils d’acier présent dans les pneumatiques radiales, diminuant ainsi leur masse et augmentant leur rigidité. Le projet a été refusé par une majorité des collègues masculins de Kwolek et elle obtient le projet par dépit.

Reprenant les travaux sur la polycondensation qui ont mené à la création du nylon, Kwolek tente de réaliser des polycondensations à froid afin de créer un nouveau polymère. La majorité des solutions qu’elle obtient sont blanchâtres, peu visqueuses et opaques contrairement aux solutions de polymères typiques qui sont transparentes et qui ont la consistance du miel. Kwolek, avec les connaissances limitées en chimie de l’époque, assume que les solutions qu’elle obtient sont causées par l’absence de lien entre les monomères et ces solutions sont alors souvent mises au rebut.

Kwolek décide cependant d’essayer de produire de la fibre à partir de ces solutions en apparence inutilisables sans aucune attente. Afin de ne pas boucher la fileuse qu’elle utilisait, elle utilise un solvant puissant pour s’assurer qu’il n’y ait pas de colmatage des extrudeuses ayant un diamètre de l’ordre des 10 microns. Le produit obtenu est surprenant. En effet, le solvant combiné à la fileuse permet la réorganisation de la matière ce qui provoque un alignement des chaînes polymériques du matériau. Le fil jaunâtre produit est donc cinq fois plus résistant que l’acier pour une masse équivalente. De plus, ce matériau ne s’oxyde pas, ne rouille pas et semble résistant à de hautes températures.

Une première demande de brevet a été déposée par DuPont en 1965, précisant un matériau conçu pour l’armature de pneus radiaux. Kwolek ne croit pas que son invention peut avoir d’autres usages et elle se retire du projet. Elle termine sa carrière en participant activement à la création d’autres fibres synthétiques.

DuPont, cependant, croit au potentiel énorme du Kevlar. La compagnie forme une équipe complète pour travailler activement à la commercialisation du nouveau produit. En 1971, DuPont est finalement capable de produire de grandes quantités de fibre de Kevlar et les usages commerciaux se multiplient.

Les premiers usages du Kevlar sont faits par l’armée américaine qui réalise que le matériau possède une résilience extraordinaire et décide de fabriquer des vestes de protection avec ce matériau. Lors des funérailles de Kwolek, DuPont a annoncé avoir vendu sa millionième veste pare-balles et que celles-ci ont sauvé plus de 5000 vies de policiers américains. La production de quelques kilogrammes de fibres fait par Kwolek pour DuPont en quelques années passe à 22 millions de kilogrammes/an en 1988  et à plus de 50 millions de kilogrammes/an dans les dernières années.

Alors que Kwolek ne voyait pas d’intérêts à son invention autre que l’armature de pneus, le Kevlar est maintenant la troisième fibre technique la plus utilisée en termes de masse, après le verre et le carbone, et la plus utilisée en termes d’utilisation différente. En date d’aujourd’hui, le Kevlar est utilisé dans plus de 20 secteurs d’activités différents pour plus de 200 applications différentes.

L’invention a été réalisée grâce à l’entêtement de Kwolek de ne pas jeter ses solutions sans les tester. Kwolek fait maintenant partie de notre quotidien. Le Kevlar est présent dans plusieurs de nos équipements de cuisine de par sa résistance à la chaleur, dans nos articles de sports à cause de sa faible masse et de sa résistance, dans nos équipements de musique à cause de ses propriétés acoustiques et sa résistance aux impacts ainsi que dans la fibre optique couramment utilisée.

Kwolek a reçu son diplôme de chimiste à une époque où le nombre de femmes pratiquant ce métier se comptait sur les doigts d’une main. En combinant sa créativité, son intuition, sa persévérance et un peu de chance, Stephanie Kwolek a découvert un matériau formidable, qui possède un fort potentiel d’utilisation, et a donné envie à une nouvelle génération de femmes de devenir des scientifiques accomplies pouvant accomplir de grandes choses.