這位波蘭老奶奶偶然發明了凱夫拉材料，從此防彈裝置發生質的飛躍

凱夫拉（Kelvar）是美國杜邦公司用於其芳香聚醯胺纖維（簡稱“芳綸”）產品上的註冊商標，該種纖維於1965年推出，發明者是波蘭裔美國女化學家的斯蒂芬妮·克沃勒克。20世紀70年代初，這種高強度的材料被首次用在商業用途上，用於替代賽車輪胎中的部分鋼材，後來被用於製造防彈背心和防彈頭盔。

凱夫拉具有優越的高強度效能，它不會像鋼鐵一樣與氧氣和水發生鏽蝕，所以，凱夫拉現在被廣泛用在多個領域，如船體、飛機、腳踏車輪胎、軍用鋼盔、防彈背心等。凱夫拉具有極佳的抗撕拉效能，其強度為同等質量鋼鐵的5倍，而密度僅為鋼鐵的五分之一左右（凱芙拉密度為每立方厘米1。44克；鋼鐵密度為每立方厘米7。859克）。鑑於此，它也被用於製造可以承受高衝擊的鼓面。當作為一種編織材料使用時，凱夫拉又可以作為水下繫泊纜繩使用或用於其他水下作業。

在20世紀70年代，Akzo發明了一種與凱夫拉相似的名叫Twaron（特威隆）的纖維，兩者的化學結構大致相同，此纖維於1986年開始進行商業生產，Teijin（帝人）是Twaron現在的製造商。

歷史

聚對苯二甲醯對苯二胺是凱夫拉品牌的材料原名，凱夫拉是由波蘭裔美國女化學家斯蒂芬妮·克沃勒克（Stephanie Kwolek）在杜邦公司工作期間發明的。1964年，她的團隊在尋找一種輕量級新型強力纖維用於製作輪胎，當時她一直使用的是聚合物材料，但製作過程中意外地合成了一種獨特的質地輕薄的乳狀溶液。

凱夫拉發明者：波蘭裔美國女化學家斯蒂芬妮·克沃勒克

該溶液“渾濁，攪拌時呈乳白色，粘度低”通常會被扔掉，但Kwolek說服了一位負責執行噴絲頭的技術人員Charles Smullen，協助她一起把這種溶液放進了噴絲頭中。測試的結果令人驚訝，纖維並沒有像尼龍那樣斷裂。Kwolek的導師和實驗室主任意識到這一意外發現的意義和重要性，認識到高分子化學一個新的領域將迅速興起。到1971年，現代凱夫拉縴維問世。然而，Kwolek並沒有參與凱夫拉應用領域的研發。

凱夫拉縴維的特性

1。永久的耐熱阻燃性。

2。永久的抗靜電性。

3。永久的耐酸鹼和有機溶劑的侵蝕。

4。高強度、高耐磨、高抗撕裂性。

5。遇火無熔滴產生，不產生有毒氣體。

6。火燒布面時布面增厚，增強密封性，不破裂。

應用領域

凱夫拉憑藉多種優良的特性，被廣泛應用在多個領域，包括防護領域和音樂領域及其他用途方面：

1。護甲——凱夫拉是個人護甲的重要組成部分，產品有戰鬥頭盔、彈道口罩、防彈背心。

子彈打過的凱夫拉頭盔

2。個人防護——凱夫拉被用於生產手套、衣袖、夾克、皮套褲和其他衣服，可保護使用者免受割傷、磨損和高溫等危險。它製成的基礎防護裝備往往比傳統材料製成的裝備更輕更薄。

凱夫拉縴維製成的頭盔可以幫助吸收手榴彈爆炸碎片

3。運動器材——凱夫拉可用作腳踏車輪胎內襯，摩托車安全服（尤其填充在肩膀和手肘部位），滑翔傘懸掛線的主要材料之一；擊劍行業中可用於製作防護夾克、馬褲、胸甲等，甚至用在高效能賽艇的船帆上。

凱夫拉縴維是一種很受歡迎的划艇材料

4。鞋子——隨著科技的進步，耐克首次使用凱夫拉制作鞋子，是為了減少鞋子頂部的彈性。

5。樂器——凱夫拉被用在鼓膜製作上，以及音響裝置、絃樂器、木管樂器蘆葦製作方面。

6。其他用途——包括製作不粘煎鍋、纜繩、電纜護具、剎車片等，還可用在發電、伸縮接頭和軟管、建築施工、海軍渦輪機和風力渦輪機等多方面，甚至曾被摩托羅拉RAZR家族和Droid Maxx用來作為智慧手機的背面板。

21世紀，凱夫拉層壓薄板與鋼、鋁板的複合裝甲，不僅已廣泛應用於坦克、裝甲車、防彈衣，而且用於核動力航空母艦及導彈驅逐艦，使上述兵器的防護效能及機動效能都得到改觀。同時，凱夫拉與碳化硼等陶瓷的複合材料是製造直升飛機駕駛艙和駕駛室的理想材料。據試驗，它抵禦穿甲子彈的能力比玻璃和鋼裝甲好得多。

凱夫拉制成的防彈衣

另外，為了提高戰場人員的生存能力，人們對避彈衣的研製越來越重視。“凱夫拉”材料還是製造避彈衣的理想材料。據報道，用“凱夫拉”材料代替尼龍和玻璃纖維，在同樣情況下，其防護能力至少可增加一倍，並且有很好的柔韌性，穿著舒適。用這種材料製作的防彈衣只有2～3公斤重，穿著行動方便，所以已被許多國家的警察和士兵採用。

據國外媒體上週末報道，美國著名女化學家、“防彈纖維之母”斯蒂芬妮·克沃勒克於當地時間 6 月 18 日在美國特拉華州一家醫院因病去世，享年 90 歲。克沃勒克在 1964 年發明了凱夫拉防彈纖維，該纖維作為製作防彈衣的關鍵材料沿用至今。據統計，自上世紀 70 年代開始，凱夫拉防彈裝備至少挽救了 3000 名美國執法人員的生命。而在克沃勒克去世當天，凱夫拉防彈衣剛好賣出第 100 萬套。

“偶然間”的發明拯救數千人生命

斯蒂芬妮·克沃勒克1923年7月31日出生於美國匹茲堡，她的父母都是來自波蘭的移民，父親在她10歲時去世。1946年，克沃勒克從卡內基美隆大學的化學專業畢業，加入了美國化工巨頭杜邦公司，直至1986年退休，任職長達40年。她一生獲得多項獎項，包括1995年進入美國發明家名人堂。

年輕時的克沃勒克並非志在化工行業，而是希望能成為醫生。她本來計劃在杜邦公司工作一段時間，攢夠學費就去學醫。但在這個過程中，她漸漸愛上了這份事業。

有趣的是，凱夫拉防彈纖維的發明純屬偶然。1964年，克沃勒克在研究一種輪胎材料時意外合成了一種質地輕薄的乳狀溶液。經過改進後，該溶液被製成了一種強度比鋼還大5倍的纖維，杜邦公司將其命名為凱夫拉縴維。在克沃勒克生前的一次採訪中，她回憶道，當時她發現了一種新的溶劑，能夠把高分子聚合物溶解成更輕更稀的溶液。然後她說服了一位心存疑慮的同事，協助她一起把這種溶液放進了噴絲頭中，製成了凱夫拉縴維。“這種纖維非常堅韌，抗拉伸能力比之前所有的纖維都要強上許多倍。”

克沃勒克生前的同事瓦斯塔回憶稱，由於這種纖維太過強力，當時杜邦實驗室特地開發了新的裝置來測試凱夫拉縴維的拉伸極限等各項資料。“杜邦當時以尼龍和滌綸為主打，但測試尼龍材料的裝置根本不是凱夫拉縴維的對手。”

在意識到凱夫拉縴維的價值後，科學家們將它運用在了防彈科技中，並達到了預期中的防彈效果。凱夫拉縴維製成的防彈衣可以抵禦住9毫米口徑槍支的子彈不被其穿透（當然仍有可能被子彈的衝擊力撞斷幾根肋骨）。根據美國國家司法協會統計，自上世紀70年代投入量產至今，凱夫拉防彈裝置已經挽救了至少3000名執法人員的生命。杜邦公司與國際警察局長協會還為這些大難不死計程車兵成立了“倖存者俱樂部”，這一舉措大大提升了全世界執法機構對於凱夫拉防彈裝置的需求量。此外，在戰場上，凱夫拉防彈背心和頭盔更是每個士兵不可缺少的標配。根據統計，在伊拉克戰爭和阿富汗戰爭中，都分別有幾百名美軍士兵因為凱夫拉防彈裝置而逃過死神的鐮刀。