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A solução leitosa que virou colete
Em 1965, na DuPont, Stephanie Kwolek insistiu numa solução turva que o operador do fiandeiro se recusava a passar pela máquina.
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O frasco leitoso na bancada da DuPont, 1965
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Parar uma bala sempre custou peso. Aço, cerâmica, camada sobre camada de tecido prensado: a conta da proteção pessoal foi a mesma por séculos, quanto mais o corpo aguenta, menos o corpo se move.
O colete que o exército americano levou para a Coreia e para o Vietnã era feito de náilon balístico costurado em camadas. Pesava perto de quatro quilos, cobria o tronco e funcionava contra estilhaço de granada. Contra o tiro de uma pistola comum, não funcionava.
Na rua a conta era pior. Policial de patrulha em 1965 saía para o turno sem nada debaixo da camisa. O que existia em catálogo era placa de aço presa ao peito, pesada, quente e visível, equipamento que ninguém veste oito horas por dia, seis dias por semana.
O impasse não era de material bruto, era de geometria molecular. Fibra que resiste muito costuma ser rígida, quebradiça e pesada. Fibra leve costuma esticar e deixar a energia atravessar. Ninguém tinha um fio leve, flexível e, ao mesmo tempo, mais resistente que o aço na mesma balança.
Havia ainda a exigência que não aparece na física: o equipamento precisa ser vestível. Colete que protege e ninguém usa protege zero. É por essa porta que a questão deixou de ser de balística e passou a ser de fibra.
E ninguém, em 1965, estava procurando esse fio. O laboratório que acabaria entregando a resposta trabalhava em outra encomenda, bem menos dramática: pneu. A DuPont queria tirar o aço da carcaça do pneu radial e colocar no lugar algo mais leve, para o carro gastar menos combustível.
A química encarregada de achar o polímero certo tinha entrado na empresa em 1946, aos 23 anos, para juntar dinheiro e pagar a faculdade de medicina. Nunca se matriculou e nunca saiu da bancada. O nome dela é Stephanie Kwolek, e o fio que ela fiou dentro do programa de pneu está hoje debaixo da camisa de policial em dezenas de países.
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I A invenção de hoje
A fibra que já nasce alinhada
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Solução de polímero, no vidro, é transparente e grossa como melaço. A que apareceu naquela bancada estava turva, leitosa e fina como água, e o procedimento do laboratório mandava jogar fora.
Stephanie Kwolek trabalhava com poliamidas aromáticas, uma família de plásticos de cadeia rígida que aguenta calor sem derreter. Para fiar qualquer polímero, primeiro é preciso dissolvê-lo num solvente e empurrar o líquido por um fiandeiro, a peça de metal cheia de furos finos de onde saem os filamentos.
A solução daquele dia estava fora do padrão em três pontos ao mesmo tempo: turva em vez de transparente, fluida em vez de viscosa, e opalescente quando agitada, com um brilho que se movia dentro do frasco.
A leitura óbvia era contaminação. Partícula sólida em suspensão entope furo de fiandeiro, e furo entupido significa uma manhã perdida desmontando a máquina. Kwolek olhou a solução contra a luz, não encontrou sinal de sujeira e pediu para fiar assim mesmo.
O operador do fiandeiro disse não. Charles Smullen, responsável pela máquina, passou dias recusando o pedido, convencido de que aquele líquido leitoso ia entupir os furos. Ela voltou a pedir todos os dias, até ele aceitar rodar.
O filamento saiu inteiro. Levado ao teste de tração, marcou rigidez nove vezes maior que a de qualquer fibra feita até ali, com resistência que, peso por peso, supera a do aço em cinco vezes.
O número ficou tão fora da escala conhecida que ela pediu para repetir a medição, achando que o equipamento estava com defeito. Repetiram. Deu o mesmo.
A turbidez era a resposta, não o defeito. As moléculas daquele polímero são bastões rígidos, e em concentração alta elas se organizam sozinhas dentro do líquido, apontadas na mesma direção, como palitos apertados numa caixa. O nome da coisa é cristal líquido.
Solução comum é um novelo de fios embolados, e fio embolado estica quando puxado. Ali as cadeias já entravam alinhadas no fiandeiro, saíam alinhadas do outro lado e travavam umas nas outras por pontes de hidrogênio, lado a lado, em camadas empilhadas.
A DuPont batizou o material de Kevlar e levou anos para transformar o achado de bancada em produção. Herbert Blades resolveu a fiação com ácido sulfúrico concentrado e um vão de ar entre o fiandeiro e o banho, o que permitiu concentrar o polímero e puxar o filamento já esticado.
A fibra chegou ao mercado em 1971. Amarela, leve, sem ferrugem, sem ponto de fusão, ela carboniza em vez de derreter, e um fio fino dela segura o que só um cabo de aço bem mais pesado seguraria.
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II Acidente ou projeto
A anomalia que não foi para a pia
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A encomenda era projeto: um programa da DuPont, com prazo e orçamento, para achar uma fibra de pneu. O acaso apareceu num frasco de aparência errada. O que separa os dois é o que foi feito com o frasco.
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A versão de almanaque diz que o Kevlar foi descoberto por acaso, e a palavra acaso faz um estrago aqui. Ela apaga o programa que pagou a bancada e apaga a decisão que salvou a amostra.
O programa existia desde 1964. A DuPont trabalhava com a previsão de escassez de combustível e queria tirar o aço da carcaça do pneu radial: carcaça mais leve, carro mais leve, menos consumo. A meta era uma fibra rígida e resistente que pudesse ser fiada em escala industrial.
Kwolek estava naquele grupo porque já tinha feito o caminho difícil antes. Em 1959, com Paul Morgan, ela demonstrou a policondensação em baixa temperatura, o experimento em que um fio de náilon é puxado continuamente da interface entre dois líquidos, à temperatura ambiente.
Quem passou quase vinte anos dissolvendo polímero sabe qual é a cara de uma solução boa. É exatamente por essa razão que a solução ruim tinha destino certo: a pia. Três decisões evitaram o ralo.
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1. Guardar a amostra fora do padrão e tratar a aparência estranha como informação, não como erro de preparo.
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2. Insistir no fiandeiro por dias, contra a recusa de quem operava a máquina e tinha bom motivo para recusar.
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3. Repetir o teste de tração em vez de sair comemorando o número, para separar descoberta de defeito de equipamento.
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Nenhuma das três é sorte. As três são procedimento, e as três podiam ter sido puladas sem que ninguém no prédio notasse a falta.
Ela contou depois o que sentiu quando o número apareceu de novo na segunda medição.
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"Eu sabia que tinha feito uma descoberta. Não gritei eureca, mas fiquei muito animada, e o laboratório inteiro também."
Stephanie Kwolek, entrevista de história oral, Chemical Heritage Foundation, 1998
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O acaso do Kevlar não está na descoberta, está na aplicação. Ninguém na DuPont pediu material de proteção pessoal. O alvo era pneu, e pneu de fato virou uma das primeiras aplicações comerciais da fibra, em correia e carcaça.
A ideia do colete veio de fora do laboratório. Lester Shubin, do instituto federal de pesquisa em justiça criminal dos Estados Unidos, propôs testar a fibra nova contra tiro de arma curta e conseguiu dinheiro público para o programa, no começo dos anos 1970.
Kwolek nunca trabalhou em blindagem nem em armamento. Ela entregou um fio e outras pessoas descobriram o que fazer com ele, incluindo umas quantas que ela nunca conheceu.
Carimbo do dia: projeto na encomenda, anomalia no frasco, teimosia na fila do fiandeiro. Chame de acaso só a parte que ninguém pediu.
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