Kevlar (aramid fiber)

Par Lin Yue

En 1964, la société DuPont confia à Stephanie Kwolek un problème né de l'inquiétude pour l'avenir : trouver une fibre légère et ultrarésistante capable de remplacer l'acier dans les pneus automobiles, car l'essence coûtait de plus en plus cher et les voitures lourdes étaient l'ennemi. Kwolek, chimiste au laboratoire de recherche pionnière de Wilmington, dans le Delaware, avait rejoint l'entreprise en 1946 avec l'intention d'y rester juste assez longtemps pour financer ses études de médecine. Elle y resta quarante ans. En travaillant sur des polyamides à longue chaîne, elle obtint une solution qui se comportait mal : au lieu du sirop limpide et visqueux que ces polymères étaient censés former, son mélange ressortit trouble, fluide, opalescent, ressemblant davantage à du babeurre qu'à de la chimie. Le technicien chargé de la filière refusa de l'utiliser, craignant d'obstruer la machine. Kwolek insista. Ce qui sortit de la filière refusa de casser quand tout indiquait que cela aurait dû céder. Les tests révélèrent des fibres d'une résistance stupéfiante : cinq fois plus résistantes que l'acier à poids égal, insensibles à la chaleur, aux flammes et à la corrosion. Elle venait de découvrir le premier des polymères à cristaux liquides, le poly-paraphénylène téréphtalamide. DuPont le baptisa Kevlar et lança la production commerciale en 1971. Née en 1923 à New Kensington, en Pennsylvanie, de parents immigrés polonais, Kwolek avait perdu son père à dix ans et hérité de sa mère couturière une fascination pour le tissu et le fil qu'elle emporta au laboratoire. Le Kevlar équipa d'abord les pneus de course, puis tout ce où la résistance comptait plus que le poids : les gilets pare-balles qui ont sauvé des milliers de policiers et de soldats, les casques militaires, les gants anti-coupure, les câbles à fibres optiques, les haubans des ponts suspendus, les fuselages d'avions, les protections des engins spatiaux, les nappes des pneus radiaux modernes, et jusqu'aux coques des téléphones. Kwolek déposa près de trente brevets et reçut une moisson de distinctions, dont la National Medal of Technology en 1996 et la médaille Lavoisier, plus haute récompense technique de DuPont. Elle consacra ses dernières années à guider de jeunes scientifiques, en particulier des jeunes femmes, et mourut à Wilmington en 2014. La fibre qu'elle tira d'une solution trouble maintient aujourd'hui assemblés des pans du monde moderne qui, sans elle, se disloqueraient. La science derrière la découverte était aussi étrange que la solution trouble qui la révéla. Les polymères sur lesquels travaillait Kwolek étaient des molécules rigides en forme de bâtonnets, et dans les bonnes conditions elles s'alignaient en cristaux liquides, ordonnées comme un banc de poissons, ce qui expliquait la résistance extraordinaire des fibres filées dans le sens de la longueur. Elle avait mis au jour une classe entièrement nouvelle de matériaux, et les physiciens de DuPont passèrent des années à rattraper ce que sa filière avait déjà prouvé. La production commerciale commença en 1971, et le premier grand marché ne fut pas le blindage mais le pneu : les carcasses radiales à ceinture d'acier cédèrent la place à des constructions plus légères et plus résistantes. Le gilet pare-balles suivit, et les chiffres sont éloquents ; les seuls États-Unis attribuent aux protections souples des milliers de vies de policiers sauvées. Kwolek, qui ne rechercha jamais la lumière, accumula près de trente brevets et vit sa fibre équiper la navette spatiale, les câbles sous-marins, les amarres des plates-formes pétrolières. Elle prit sa retraite de DuPont en 1986 après quatre décennies, puis passa sa retraite à visiter des classes, disant à des filles qui n'avaient jamais vu de femme chimiste que le laboratoire leur appartenait aussi.

Impact sur la civilisation

Le Kevlar redessina la frontière entre résistance et poids. Des matériaux qui devaient jadis être lourds pour être solides purent soudain être à la fois légers et presque indestructibles, et les ingénieurs reconstruisirent le monde autour de ce fait : les soldats et les policiers portent des protections que leurs grands-parents n'auraient pu soulever, les avions volent plus loin avec moins de carburant, et des câbles à fibres optiques blindés de fil d'aramide portent l'internet au fond des océans. La découverte ouvrit aussi toute une frontière scientifique, les polymères à cristaux liquides, une famille de matériaux qui comprend aujourd'hui les fibres des tenues de pompiers et les films de l'électronique flexible. L'impact le plus profond de Kwolek est peut-être démographique : entrée dans la chimie industrielle à une époque où les laboratoires étaient presque un monopole masculin, elle devint la preuve que le prochain matériau capable de changer le monde pouvait venir de quiconque accepterait de filer le mélange trouble au lieu de le jeter. Le Kevlar réécrivit aussi discrètement le génie militaire et civil. Des ponts suspendus tiennent sur des câbles d'aramide, les avionneurs remplacèrent des panneaux d'aluminium par des composites d'aramide pour économiser du carburant, et les câbles à fibres optiques des grands fonds survivent à des pressions écrasantes dans leur blindage de Kevlar. Le matériau prouva que la chimie pouvait surpasser la métallurgie, orientant une génération de chercheurs vers les polymères et composites techniques.