{"id":8420,"date":"2020-02-28T20:07:02","date_gmt":"2020-02-28T23:07:02","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/?p=8420"},"modified":"2020-03-11T14:57:26","modified_gmt":"2020-03-11T17:57:26","slug":"da-ideia-a-inovacao-kevlar-a-forca-de-uma-descoberta-cientifica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/da-ideia-a-inovacao-kevlar-a-forca-de-uma-descoberta-cientifica\/","title":{"rendered":"Da ideia \u00e0 inova\u00e7\u00e3o: Kevlar, a for\u00e7a de uma descoberta cient\u00edfica."},"content":{"rendered":"

\"Tecido
Tecido de poliaramida.<\/figcaption><\/figure><\/p>\n

O que t\u00eam em comum os coletes \u00e0 prova de balas que protegem policiais e militares ao redor do mudo, as cordas que seguraram a nave Pathfinder na sua descida \u00e0 superf\u00edcie de Marte, e as luvas usadas por oper\u00e1rios da ind\u00fastria metalmec\u00e2nica?<\/p>\n

A resposta \u00e9 Kevlar\u00ae, uma fibra sint\u00e9tica polim\u00e9rica de alta durabilidade que combina alta resist\u00eancia e baixo peso (\u00e9 cinco vezes mais resistente do que o a\u00e7o por m\u00f3dulo de peso). A fibra pode ser usada como mat\u00e9ria prima de cordas e tecidos flex\u00edveis e confort\u00e1veis, ou adicionada a outros materiais para refor\u00e7\u00e1-los. O Kevlar\u00ae gera produtos capazes de resistir \u00e0s mais diversas agress\u00f5es, desde estilha\u00e7os e facadas at\u00e9 tiros de arma de fogo. Tamb\u00e9m resistente a condi\u00e7\u00f5es extremas de temperatura e press\u00e3o, a fibra j\u00e1 esteve no deserto, na montanha, na Ant\u00e1rtida, no fundo do mar e no espa\u00e7o.<\/p>\n

A hist\u00f3ria desse material come\u00e7a, \u00e9 claro, com uma descoberta cient\u00edfica, realizada em 1965 em um dos laborat\u00f3rios da empresa DuPont por Stephanie Louise Kwolek, bacharel em qu\u00edmica, sem doutorado e \u00fanica representante do sexo feminino no laborat\u00f3rio. A compet\u00eancia e a paix\u00e3o de Stephanie encontraram nesse lugar e nesse momento um ambiente prop\u00edcio para se expressarem, e renderam bons resultados, n\u00e3o apenas para a empresa, mas tamb\u00e9m para a humanidade como um todo.<\/p>\n

Dos passeios no bosque aos laborat\u00f3rios da DuPont<\/strong><\/p>\n

\"Stephanie
Stephanie Louise Kwolek.<\/figcaption><\/figure>\n

Stephanie Kwolek nasceu em 31 de julho de 1923 nos Estados Unidos, filha de um casal de imigrantes poloneses. Junto aos pais e ao irm\u00e3o, mais novo, ela viveu sua inf\u00e2ncia em New Kensington, uma pequena cidade a 30 km de Pittsburg, na Pensilv\u00e2nia, num entorno de bosques que costumava percorrer junto ao pai enquanto tentavam descobrir animais e identificar esp\u00e9cies vegetais, cujas folhas colavam e classificavam num caderno. Falecido quando a menina tinha apenas 10 anos, o pai foi o principal respons\u00e1vel por desenvolver nela uma forte curiosidade e gosto pela experimenta\u00e7\u00e3o. J\u00e1 com a m\u00e3e, que at\u00e9 a morte do pai passava muito tempo dentro de casa frente \u00e0 m\u00e1quina de costurar (depois come\u00e7ou a trabalhar na ind\u00fastria para sustentar a fam\u00edlia), Stephanie desenvolveu a criatividade e o gosto pela moda. A menina adorava fazer roupas de papel para suas bonecas, tamb\u00e9m de papel.<\/p>\n

Depois de fantasiar com uma carreira como designer de moda, Stephanie Kwolek descobriu que queria ser m\u00e9dica. Entretanto, como o curso de Medicina era muito caro, ela foi estudar Ci\u00eancias na Carnegie Mellon University, em Pittsburg. Mais precisamente, ela frequentou o Margaret Morrison Carnegie College, que era a faculdade destinada \u00e0s mulheres dentro dessa universidade. Nos anos universit\u00e1rios, al\u00e9m de ter um \u00f3timo desempenho acad\u00eamico, Stephanie reuniu experi\u00eancia de laborat\u00f3rio, fazendo trabalhos para a universidade e para empresas durantes suas f\u00e9rias de ver\u00e3o.<\/p>\n

Formada em 1946, aos 23 anos, com um \u201cmajor\u201d em Qu\u00edmica e um \u201cminor\u201d em Biologia, Stephanie foi em seguida procurar um emprego na \u00e1rea, pensando em trabalhar por alguns anos at\u00e9 reunir o dinheiro para come\u00e7ar o curso de Medicina. Rapidamente, Stephanie foi contratada pela empresa DuPont – j\u00e1 famosa naquela \u00e9poca pela inven\u00e7\u00e3o do nylon, primeira fibra sint\u00e9tica da hist\u00f3ria, entre outros produtos. Assim, a jovem se mudou para Buffalo, no estado de Nova Iorque, para trabalhar como qu\u00edmica no Departamento de Raiom, que mais tarde se transformaria no Laborat\u00f3rio de Pesquisa Pioneira em Fibras T\u00eaxteis, onde lidou com s\u00edntese de novas poliamidas e poli\u00e9steres.<\/p>\n

Em 1950, o laborat\u00f3rio foi transferido para o principal \u201ccanteiro de inven\u00e7\u00f5es\u201d da empresa, a chamada Esta\u00e7\u00e3o Experimental, localizada em Wilmington, no estado de Delaware, aonde Stephanie se mudou para contribuir com a equipe que tentaria desenvolver novos m\u00e9todos de produ\u00e7\u00e3o de pol\u00edmeros, realizados a baixas temperaturas, para criar fibras com a maior resist\u00eancia poss\u00edvel.<\/p>\n

Paix\u00e3o pelo laborat\u00f3rio<\/strong><\/p>\n

Nesse momento, Stephanie j\u00e1 tinha trocado o sonho de ser m\u00e9dica pela paix\u00e3o de ser cientista. Fascinava-a o fato de ter cada dia um novo desafio e aprender todo dia algo novo. Al\u00e9m disso, o ambiente de trabalho naquele laborat\u00f3rio da DuPont era muito positivo para ela.<\/p>\n

Para come\u00e7ar, o emprego era est\u00e1vel e havia uma certa liberdade para escolher os temas de pesquisa, dentro de uma lista que o diretor elaborava com base nos objetivos da empresa. (Stephanie sempre gostava de participar de dois projetos de forma simult\u00e2nea, de prefer\u00eancia um mais fundamental e outro mais aplicado). Para desenvolver suas pesquisas, Stephanie podia trabalhar de forma independente, seguindo seus pr\u00f3prios planos, e sem a press\u00e3o de gerar resultados econ\u00f4micos imediatos. Precisava, apenas, ter bom senso para saber quando parar determinado projeto que n\u00e3o daria frutos econ\u00f4micos no m\u00e9dio prazo. Essa possibilidade de pesquisa independente e n\u00e3o orientada era importante n\u00e3o apenas para satisfazer a natureza criativa e curiosa da pesquisadora, mas tamb\u00e9m porque ela estava trabalhando em linhas de pesquisa bastante novas, ainda carentes de pesquisa fundamental, a qual precisava ser feita dentro dos laborat\u00f3rios da empresa.<\/p>\n

Al\u00e9m disso, havia \u00f3timos equipamentos e muitas oportunidades para troca de ideias com os colegas. Finalmente, Stephanie podia publicar seus resultados em artigos ou livros, depois de os textos passarem pela revis\u00e3o de profissionais de v\u00e1rios setores da empresa, que verificavam se a publica\u00e7\u00e3o daqueles dados poderia prejudicar os neg\u00f3cios. Para Stephanie, a escrita de artigos era um momento importante de seu trabalho, no qual as ideias ficavam mais organizadas e os resultados eram submetidos a exames minuciosos.<\/p>\n

\"quoteNa vis\u00e3o dela, o conjunto de boas condi\u00e7\u00f5es de trabalho gerava um meio prop\u00edcio para descobertas cient\u00edficas capazes de gerar inova\u00e7\u00f5es radicais (novos materiais ou mol\u00e9culas e novos processos de s\u00edntese) capazes de posicionar a empresa na vanguarda do mercado. Tal como aconteceu com o Kevlar\u00ae.<\/p>\n

A descoberta que gerou o Kevlar\u00ae<\/strong><\/p>\n

Na d\u00e9cada de 1960, o Laborat\u00f3rio de Pesquisa Pioneira em Fibras T\u00eaxteis se envolveu na busca por uma fibra que fosse muito resistente, por\u00e9m tamb\u00e9m muito leve. Um dos objetivos da DuPont era oferecer ao mercado um material que substitu\u00edsse o a\u00e7o como aditivo da borracha na fabrica\u00e7\u00e3o de pneus, de modo a tornar os pneus mais leves e assim diminuir o uso de combust\u00edvel, j\u00e1 que se esperava um per\u00edodo de escassez de petr\u00f3leo nos anos seguintes.<\/p>\n

Depois de experimentar com dezenas de pol\u00edmeros diferentes, o laborat\u00f3rio decidiu come\u00e7ar a trabalhar com o grupo das poliaramidas, ou poliamidas arom\u00e1ticas, as quais eram promissoras quanto \u00e0s propriedades, mas tamb\u00e9m eram famosas entre os pesquisadores pela dificuldade de se lidar com elas no laborat\u00f3rio. Principalmente, as poliaramidas eram dif\u00edceis de se dissolver, devido \u00e0 rigidez de suas mol\u00e9culas em forma de bast\u00e3o, diferente da flexibilidade de muitas outras mol\u00e9culas de pol\u00edmeros.<\/p>\n

Persistente, al\u00e9m de competente, Stephanie Kwolek foi escalada para participar do desafio. Ou, melhor, dos desafios, no plural, que surgiam diariamente em cada uma das etapas envolvidas: a escolha e s\u00edntese dos compostos que reagiriam para formar o pol\u00edmero (os quais, na \u00e9poca, n\u00e3o existiam prontos para venda), o m\u00e9todo de polimeriza\u00e7\u00e3o e, n\u00e3o menos importante, a dissolu\u00e7\u00e3o do pol\u00edmero obtido. De fato, para formar a fibra polim\u00e9rica desejada pela DuPont, era necess\u00e1rio fiar o pol\u00edmero. Para isso, o laborat\u00f3rio dispunha de um equipamento muito simples, chamado spinneret<\/em>, no qual uma solu\u00e7\u00e3o polim\u00e9rica \u00e9 for\u00e7ada a passar atrav\u00e9s de pequenos orif\u00edcios. Na etapa posterior, tira-se o solvente e se obt\u00e9m as fibras.<\/p>\n

Nessa etapa do desenvolvimento encontrava-se Stephanie, fazendo testes com diferentes compostos para dissolver as dif\u00edceis poliaramidas, quando olhou para sua rec\u00e9m-preparada solu\u00e7\u00e3o polim\u00e9rica e notou, a olho nu, que ela era essencialmente diferente de todas as outras que j\u00e1 tinha visto. A nova solu\u00e7\u00e3o era opaca e flu\u00edda, e n\u00e3o transparente e viscosa como se esperava. Al\u00e9m disso, quando mexida, ficava opalescente (com reflexos nas cores do arco-\u00edris).<\/p>\n

Em vez de jog\u00e1-la no ralo da pia, ela se entusiasmou e a levou at\u00e9 o spinneret<\/em> para fazer o teste da fia\u00e7\u00e3o. Achando que o aspecto leitoso se devia \u00e0 presen\u00e7a de part\u00edculas em suspens\u00e3o que poderiam entupir os buracos do spinneret<\/em>, o t\u00e9cnico do equipamento negou-se a fazer o teste. A fia\u00e7\u00e3o foi feita alguns dias mais tarde, depois de Stephanie provar cientificamente que n\u00e3o havia part\u00edculas na solu\u00e7\u00e3o. E o resultado foi maravilhoso. As fibras de poliaramida obtidas com a receita desenvolvida por Stephanie eram muito mais resistentes do que o nylon, e tamb\u00e9m mais resistentes do que o a\u00e7o, por\u00e9m muito mais leves. Assim que confirmou os resultados da caracteriza\u00e7\u00e3o do novo material, a cientista apresentou sua descoberta a seus superiores, que aderiram a seu entusiasmo.<\/p>\n

Mas qual \u00e9 a explica\u00e7\u00e3o para a super resist\u00eancia\u00a0das fibras de poliaramida? \u00c9 a seguinte. Stephanie Kwolek conseguiu domar uma poliaramida e com ela preparar uma solu\u00e7\u00e3o polim\u00e9rica de macromol\u00e9culas r\u00edgidas. Durante o processo de fia\u00e7\u00e3o, essas mol\u00e9culas permaneceram totalmente esticadas e se alinharam de forma ordenada. O resultado foi uma fibra com uma estrutura muito organizada, da qual surgem as propriedades excepcionais.<\/p>\n

\"quoteA solu\u00e7\u00e3o que ela tinha colocado no spinneret<\/em>, descobriria mais tarde a cientista, podia ser classificada como uma solu\u00e7\u00e3o cristalina l\u00edquida. A partir dessa descoberta, v\u00e1rias novas fibras de alto desempenho foram criadas com base em solu\u00e7\u00f5es cristalinas l\u00edquidas, principalmente o Kevlar\u00ae.<\/p>\n

Desenvolvimento do produto e do mercado<\/strong><\/p>\n

O desenvolvimento do produto Kevlar\u00ae, iniciado imediatamente depois da descoberta de Stephanie em 1965, levou v\u00e1rios anos dentro da DuPont, e envolveu uma equipe interdisciplinar sem a participa\u00e7\u00e3o direta de Stephanie, que permaneceu no laborat\u00f3rio em busca de novas descobertas. O processo incluiu o desenvolvimento da f\u00f3rmula qu\u00edmica final e ajustes no equipamento de fia\u00e7\u00e3o. A adapta\u00e7\u00e3o \u00e0 escala industrial levou em conta quest\u00f5es de ordem econ\u00f4mica, pr\u00e1tica e ecol\u00f3gica. Al\u00e9m disso, a partir de 1972, um plano de marketing para o Kevlar\u00ae foi desenhado e colocado em pr\u00e1tica, baseado em parcerias com potenciais clientes para customizar o produto conforme a aplica\u00e7\u00e3o desejada, gerando toda uma fam\u00edlia de fibras.<\/p>\n

Dessa maneira, foi em 1982 que o produto foi de fato comercializado, dezessete anos e centenas de milh\u00f5es de d\u00f3lares depois da descoberta cient\u00edfica inicial. A partir de ent\u00e3o, a fam\u00edlia Kevlar\u00ae tem conquistado dezenas de mercados por meio de centenas de produtos, como\u00a0botas de bombeiros, revestimentos de carros blindados, raquetes e componentes de barcos, avi\u00f5es e autom\u00f3veis, por citar apenas alguns exemplos al\u00e9m dos mencionados no in\u00edcio desta mat\u00e9ria<\/p>\n

Quanto \u00e0 Stephanie Kwolek, ela continuou trabalhando na DuPont at\u00e9 sua aposentadoria, em 1986. Ganhou v\u00e1rios pr\u00eamios e distin\u00e7\u00f5es pelo seu trabalho com as solu\u00e7\u00f5es cristalinas l\u00edquidas.\u00a0Virou um \u00edcone feminino da descoberta cient\u00edfica e “a cara” do Kevlar\u00ae.\u00a0Dedicou-se a incentivar meninas a trabalharem em pesquisa, al\u00e9m de prestar assessoria \u00e0 DuPont depois de sair da empresa. Faleceu aos 90 anos de idade, em junho de 2014, em Wilmington.<\/p>\n

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Algumas refer\u00eancias:<\/strong><\/p>\n