1SANAYİDEKİ RADİKAL TEKNOLOJİK YENİLİK (DEVAMI) BİLİM YÖNETİMİKONFERANS 16SANAYİDEKİ RADİKAL TEKNOLOJİK YENİLİK (DEVAMI)ÖRNEK: DU PONT'UN NAYLONU İCAT ETMESİFREDERICK BETZPORTLAND DEVLET ÜNİVERSİTESİ
2Polimerizasyon üzerindeki anlaşmazlıkları çözüme ulaştırmak için Carothers, iyi-anlaşılmış kimyasal reaksiyonlar yoluyla her seferinde birer adım ilerleyerek uzun-zincir molekülleri oluşturmayı önerdi.Hipotezini test etmek için en basit reaksiyonlardan birini seçti: Alkolün asitlerle reaksiyona girmesi sonucu ester oluşumu. Yine de yeni bir büküm ekledi.Mantıksal olarak şu sonuca varmıştı, eğer her bir seferde reaksiyona giren molekülün tek bir alkol ya da asit grubu var ise o zaman sadece bir reaksiyon meydana gelebilirdi. Ancak, eğer moleküllerin her bir ucunda reaksiyona girebilme yeteneğine sahip bir grup mevcut ise o zaman moleküller reaksiyona girmeye devam eder ve süreç içerisinde uzun bir zincir oluştururlar.Her bir ucunda benzeşen asitlerle birlikte alkol grubuna sahip olan reaksiyon bileşikleri, yaklaşık yirmi beş alkol-asit çiftini içeren ve 1,500 ve 4,000 arasında molekül ağırlığına sahip polyesterler yaptı.Bu ve bunlarla ilgili bileşik tiplerini inceleyen Carothers genel, mantıklı ve detaylıca belgelenmiş olay vasıtasıyla, polimerlerin sıradan moleküller olduğunu, daha ötesi olmadığını ortaya koydu. Daha sonra yardımcısı Julian W. Hill bu işe şöyle diyecekti: "en sonunda, polimerlerin gerçek moleküllerden ziyade küçük varlıkların gizemli kümeleri olduğu hayaletini mezara gönderdi." Carothers bulgularını dönüm noktası bir makale olarak Chemical Reviews'de yayımladı.
31929'un sonunda Stine, temel araştırma programının “mükemmel bir ilerleme kaydettiğini” hissetmekteydi çünkü “sonuçların yayınlanması sayısız kaynaktan faydalı yorumların yapılmasına sebep olmakta ve pek çok çalışanımız bilimsel dünyada artan bir saygınlık kazanmaktalar.”Şimdi Carothers'in yanında çalışan sekiz kişi bulunmaktaydı. Pek çoğu doğrudan enstitüden gelmişlerdi.Endüstriyel araştırmalar tarihinde 1930 Nisan'ı olağanüstü bir aydı (mensis mirabilis).Birbirini takip eden haftalar içerisinde Carothers'in grubundaki kimyagerler neopren sentetik kauçuk ve ilk laboratuvar ortamında sentezlenmiş ipliği üretmişlerdi.Bu sonuçlar, Carothers'in araştırmasının belirlenmiş ya da ima edilmiş amaçları değildiler.
4DOĞRUSAL BİR YENİLİK SÜRECİ OLARAK BİLGİ-FAYDA DÖNÜŞÜMÜARAŞTIRMADOĞANIN KEŞFİ VE ANLAŞILMASIMANİPÜLASYONUN BİLİMSEL FİZİBİLİTESİYENİLİK– İŞLEVSEL MANİPÜLASYONTEKNİK FİZİBİLİTE PROTOTİPİİŞLEVSEL UYGULAMA PROTOTİPİİŞLENMİŞ ÜRÜN PROTOTİPİMÜHENDİSLİK ÜRÜN TASARIMIÜRETİM ÜRÜN TASARIMIÜRETİM SÜRECİ GELİŞTİRMETAM ÖLÇEKTE ÜRETİM SİSTEMİÜRÜNÜN HACİMLİ ÜRETİMİÜRÜN SATIŞI VE PAZARLAMASIÜRETİM İYİLEŞTİRMESİÜRÜN İYİLEŞTİRMESİGENELBİLGİBİLİMTEMELARAŞTIRMAPATENTLİTESCİLLİBİLGİUYGULAMALIARAŞTIRMATESCİLLİBİLGİTEKNOLOJİ VEMÜHENDİSLİKTEKNOLOJİGELİŞTİRMETİCARİLEŞTİRMETİCARİİŞLETMEFAYDA
5BİLİM YÖNETİMİNE İLİŞKİN DERSLER YENİ DOĞANIN KEŞFEDİLMESİ VE O DOĞANIN DEĞİŞTİRİLEBİLMESİNİN DENEYSEL YETENEĞİ, ÇOĞUNLUKLA YENİ TEKNOLOJİYE YÖNELİK YENİ BİR BİLİM TEMELİ YARATIR -- RADİKAL YENİLİK.
6Neoprene, alışık olunmayan bir bileşik olan üç asetilen molekülünden oluşan kısa bir polimerin (di-vinil-asetilen, (DMA)) kimyasının araştırılmasına yönelik bir proje başlangıcında kazara keşfedildi.Birkaç yıl öncesinde Du Pont araştırmacıları DVA'dan sentetik kauçuk elde etmeye çalışmış ancak başaramamışlardı. 1930'ların başlarında Carothers'den, daha önceden Du Pont'un Dyestuff (Boyama Maddesi) Bölümünde çalışmış ve orada sentetik-kauçuk araştırmasını yönetmiş olan Kimya Bölümü başkan yardımcısı Elmer K. Bolton ile birlikte DVA'nın kimyasını araştırması istendi.Carothers'in çalışmasının ana itme gücü DMA'nın oldukça saf bir halini hazırlamak ve polimerleştirmek olarak görülmektedir.Carothers'in altında çalışan bilim insanı Arnold Collins normalde sarı olanlar yerine temiz filmler elde edince Carothers ham DMA'nın taşıdığı, sarı rengin oluşmasına sebep olabilecek safsızlıkların izole edilmesine ve tanımlanmasına karar verdi. Ham DMA'yı damıttıklarında Collins, ilk analize göre yeni bir bileşik olduğu ortaya çıkan bir sıvı buldu. Nisan 47'de laboratuvar defterine kaydettiğine göre yeni sıvının emülsiyonu "beyaz, bir şekilde kauçuğa-benzeyen kütleler halinde katılaştı. Deforme edilince eski haline geri dönüyor ancak kolaylıkla yırtılabiliyor"du. Bu neoprenin ilk örneği idi.Bir başka Du Pont laboratuvarı kısa sürede neoprenin gelişimini ve ticaretini üstlendi.
7DOĞRUSAL BİR YENİLİK SÜRECİ OLARAK BİLGİ-FAYDA DÖNÜŞÜMÜARAŞTIRMADOĞANIN KEŞFİ VE ANLAŞILMASIMANİPÜLASYONUN BİLİMSEL FİZİBİLİTESİYENİLİK– İŞLEVSEL MANİPÜLASYONTEKNİK FİZİBİLİTE PROTOTİPİİŞLEVSEL UYGULAMA PROTOTİPİİŞLENMİŞ ÜRÜN PROTOTİPİMÜHENDİSLİK ÜRÜN TASARIMIÜRETİM ÜRÜN TASARIMIÜRETİM SÜRECİ GELİŞTİRMETAM ÖLÇEKTE ÜRETİM SİSTEMİÜRÜNÜN HACİMLİ ÜRETİMİÜRÜN SATIŞI VE PAZARLAMASIÜRETİM İYİLEŞTİRMESİÜRÜN İYİLEŞTİRMESİGENELBİLGİBİLİMTEMELARAŞTIRMAPATENTLİTESCİLLİBİLGİUYGULAMALIARAŞTIRMATEKNOLOJİ VEMÜHENDİSLİKTESCİLLİBİLGİTEKNOLOJİGELİŞTİRMETİCARİLEŞTİRMETİCARİİŞLETMEFAYDA
81930 yazında Carothers, Nisan 1930'un diğer keşfinin kollarını araştırmakla meşguldü. Julian Hill laboratuvarda hiç kimsenin hazırlamadığı kadar uzun zincirler oluşturmaya çalışırken sentetik ipliği keşfetti.Carothers uzun polimer zincirlerini karboksilik asit ile alkolü tepkimeye sokarak ester oluşumu yoluyla elde etmekteydi.Ancak 1929 sonunda polyesterler moleküler ağırlık bakımından 5,000 ila 6,000’lik bir sınıra dayanmışlardı.Carothers, ester-oluşum reaksiyonunda yan ürün olarak ortaya çıkan suyun ester gruplarını yeniden asit ve alkol olarak geri hidrolize ettiğine ve moleküler ağırlık sınırının ileri - geri reaksiyonlar içerisinde bir dengeye oturduğuna karar verdi.Bu durum, temel araştırmanın uygulamalı araştırma ile örtüşmesine bir örnektir. Ne kadar uzun bir zincir yapılabileceğinin (temel araştırma) keşfedilmesinde araştırma uygulaması uzun zincirler barındıran ürünler olacaktır. Ancak, temel araştırmada Carothers'in yan ürün olan su olarak anladığı, doğal bir limit ortaya çıkar.
9Daha uzun moleküller oluşturabilmenin anahtarı o suyu ortamdan uzaklaştıracak bir yol bulmaktı. Carothers ve Hill moleküler damıtma cihazı adını verdikleri bir cihaz yaptılar. Fikir şöyleydi, denge polimeri her zamanki yolla elde edilecek ve daha sonra reaksiyon, soğuk bir yüzeyin su moleküllerini polimerin yüzeyinden yakaladığı ve karışımdan uzaklaştırdığı damıtma aygıtının içinde bitirilecekti.Bu, yeni bir bilimsel cihazın icat edilmesidir, moleküler damıtma cihazı. Bilimsel yöntem bilgisi, hala araştırmanın ilerlemesini sağlamaktadır.Hill, alışılmadık bir asit-alkol çiftini ısıtmaya başladı çünkü o ve Carothers on altı-karbon-zincirlik asit ile kısa üç-karbon-zincirlik-alkolün reaksiyonunun daha uzun moleküller oluşturacağına karar vermişlerdi.
10BİLİM YÖNETİMİNE İLİŞKİN DERSLER Bilimsel cihazların icat edilmesi ve teorik sezginin kullanılması, bilimsel araştırmada ilerleme için rehberlik sağlayarak, bilimsel vizyonu yönlendirir. Bilim yoluyla doğa ile deneyler yapmak yeni bir teknoloji olarak doğanın değiştirilmesine yönelik bilim temelini hazırlar.
11Damıtma cihazı içindeki son üründen bir örnek alırken Hill, molten polimerin iplikler halinde ayrılabildiğini gördü.Daha sonra hiç beklenmedik ve önemli bir keşif yaptı: Bu bükülgen filamanlar gerilebilir ya da çok güçlü iplikler oluşturmak için “soğuk-çektirme” kullanılabilir. Örnek üzerinde yapılan sonraki testler daha önceki herhangi bir polimerden çok daha ağır olarak 12,000 birimlik moleküler ağırlığa sahip olduğunu göstermiştir.Bu sonuçtan cesaret alan araştırmacılar yeni kombinasyonlar denediler polyesteri olarak adlandırılan polyester ve onunla ilgili olanların tekstil ipliği olarak kullanılamayacağı kanıtlandı, çünkü 100 santigrat derecenin altında bir erime noktasına sahiptiler, kuru temizleme maddelerinde çözünüyorlardı ve suya karşı hassastılar.Araştırmacılar, uygulamaların ihtiyaçlarına uyması için potansiyel bir yeni teknolojinin özelliklerini değiştirme amacıyla, doğanın değişik kombinasyonlarını denemeye başladıkları zaman temel araştırmadan uygulamalı araştırma başlar.
12Haziran 1930'da Elmer Bolton, kimya direktörlüğüne atandı ve Stine şirket yürütme kurulunun başına geçti. Bu olay araştırma felsefesi ve yönteminde anında bir değişime sebep oldu.Bolton, Stine'in temel araştırma programına başlangıçta karşıydı. Şimdi bu onun sorumluluğundaydı. Temel araştırmanın Du Pont'a doğrudan rekabete dayalı avantajlar sağlayacak şekilde daha yakından yönlendirilmesi veya idare edilmesi gerektiğine inanıyordu. Stine temel araştırmanın şirkete getireceği bilimsel prestij ile açıklanabileceği fikrini korurken Bolton dördüncü ve aslında ikinci derecede önemli olan sebebe vurgu yapmaktaydı, "pratik uygulamalar”.Carothers, sentetik-ipliğe dair bulgularını yayınlamak isterken Bolton'un yeni asistanı Ernest B. Benger'in karşı duruşuyla karşılaştı: "çalışmanın sahip olduğu olası büyük önem göz önüne alındığında; . . çalışmanın yayınlanmaması ve sahip olduğumuz pozisyonun iyi planlanmış bir patent programı ile korunması gerektiği kanaatindeyim."Carothers'in Benger'e cevabı, kendisinin politikada tek taraflı olarak büyük bir değişiklik yapmakta olduğu şeklindeydi. Uzlaşmanın sonucunda, Carothers makalesini yayınlamadan önce bir yıl kadar patentlerin alınmasını bekledi.
13BİLİM YÖNETİMİNE İLİŞKİN DERSLER Artık, araştırmacıların uygun patentler alınıncaya kadar yayımda bir yıl kadar gecikmeleri normal bir politikadır.
14Her ne kadar polyesterlerin erime noktaları düşük olsa da Benger ve Bolton, onların diğer ipliklerden farklı olarak ıslandıklarında da bütün güçlerini koruyabilmeleri ve sadece ipeğin boy ölçüşebileceği bir elastikliğe sahip olmaları gerçeği karşısında heyecana kapılmışlardı.Cesaretlenen Carothers ve Hill kısa bir süre sonra bir asit ve bir amin kombinasyonu ile elde edilen kimyasal olarak benzer poliamidleri denemeye karar verdiler. Bilinen gerçek şuydu ki, aminler esterler ile karşılaştırıldığında çok daha yüksek sıcaklıklarda erimekteydiler.Böylece, Carothers ve Hill bu tipteki bazı bileşiklerden iplikler yapmayı denediler. Naylon bir poliamittir ancak 1930'larda tatmin edici iplik üretilebilmiş değildi, ve Carothers ve Hill kısa bir süre sonra poliamit ipliklerden vazgeçtiler.
15Ancak 1930'larda dünya-çapında bir ekonomik bunalım baş gösterdi Ancak 1930'larda dünya-çapında bir ekonomik bunalım baş gösterdi. Ekonomik durum kötüye gittikçe, Bolton çoktan uygulamalı konular üzerine daha fazla zaman ayırmaya başlamış olan temel araştırma grupları üzerindeki dizginleri sıktı.Carothers şöyle yazmaktadır: "Kendi araştırma problemlerimizi hazırlamamıza ve değerlendirmemize yönelik elimizdeki tek rehber onların sonuçta bir kar sağlayıp sağlamayacağına dair çaresizlik duygusuydu. Sonuç olarak, problemlerimizin kuşkulu ve şüpheli bir ruh ile ele alındığını düşünüyorum."Carothers temel araştırmanın ticari değil (yeniden) bilimsel değerlendirmeler ile yönlendirilmesi gerektiğini söylemekteydi. Temel-bilim araştırmacılardan şirketi en son analitik teknikler ve ekipman ile güncel tutmaları, fikirleri hızla değerlendirmeleri ve şirketin herhangi bir yerindeki bir problem için iç danışman olarak hareket etmeleri beklenmekteydi.Temel araştırma, bilim, bir çok şirkette her zaman için bir lüks olarak görülmekte ve ne zaman gelirler düşse ilk olarak bilime yönelik endüstriyel finansmanda kesintiye gidilmektedir.
16Carothers, hem Du Pont'un içinde hem de dışında yeterince iyi bir saygınlık elde etmişti ve bilimsel çalışmalarına devam edebilmekteydi.Yönetimin kendisinden neler istediğini umursamadan polimerizasyon mekanizmaları konusundaki teorik ilgilerine devam etti ve araştırmasını doğrusal iplik-oluşturan süper-polimerlerden moleküler damıtma cihazı içerisinde yapılabileceğini fark ettiği sekiz ila on iki-karbon-atomu halkası içeren dairesel bileşiklere çevirdi.Büyük-halka bileşenleri üzerine olan çalışması, Carothers’ın polimerizasyon araştırmalarını tamamladı ve büyük bilimsel çalışmalarına nokta koydu yılında Carothers yeni araştırma alanları ortaya çıkarmaya başladı ancak ne yapmak istediğinden emin değilmiş gibi görünüyordu.Bolton, Carothers'in araştırma başlıkları konusundaki tereddüdünü sentetik iplikler üzerine çalışmalarını yenilemesi konusunda cesaretlendirmek için bir fırsat olarak görmekteydi. Bir sürelik düzensiz bir çalışmanın ardından iplik çalışması 1933'ün ortalarında tıkandı.
17Carothers araştırmayı durdurdu çünkü problem özünde çözülemez görünmekteydi. Yüksek erime noktası, düşük çözünürlük gibi istenilen mamul özelliklerinin ipliklerin bükülmesini imkansız kılanlarla aynı şeyler olduğuna karar verdi. Bu engelin etrafından dolanan herhangi bir yol görülmüyordu.Şöyle bir hipotez geliştirdi; "eğer [bir polimeri] aynı anda hem bükmek hem de sentezlemek için herhangi bir yol varsa, belki de ipek böceğinin kullandığı yöntem budur, bu zorluğun aşılması mümkün olabilir." Ancak bu fikirler onu harekete geçirmedi.Yeni bir sentetik ipliğin geliştirilmesi Bolton'un araştırma öncelikleri listesinde en üst sırada yer almaya devam etti ve Carothers'in en azından bir kişiyi bu işe yönlendirmesi için ısrar etti.Böylece, 1934'ün başlarında Carothers konu üzerine yeni bir çalışmaya başladı ve yolunu tıkayan engellerin aşılabileceğini düşünüyordu. Karşılaştığı iki sorundan birincisi moleküler damıtma cihazının güvenirliği sorunu diğeri ise poliamitlerin ipliklere bükülmesi için çok yüksek olan erime noktalarıydı.
18İlk sorunu çözmek için, Carothers, asitin kendisi yerine dikkatli bir şekilde saflaştırılmış amino asit ester kullanırsa bir süper-polimeri damıtma cihazı kullanmadan hazırlayabileceğini düşündü.Erime noktasını düşürmek için uzun-zincirli başlangıç bileşiği kullanmaya karar verdi. 23 Mart 1934 tarihinde Carothers asistanlarından biri olan Donald P. Coffman'a aminononanoik esterden iplik hazırlama girişiminden bahsetti.Bileşiği hazırlamak için beş hafta uğraştıktan sonra, Coffman onu hızlıca polimerleştirdi ve süper-polimer elde ettiğinden emin oldu, çünkü soğutulduktan sonra karakteristik olarak termosun duvarlarına tutundu ve termosu kırdı.Ertesi gün, 24 Mayıs 1934 tarihinde Coffman yaptığı polimerin dört gramından iplik elde etti. Defterine şöyle kaydetti: "erime noktasının hemen altı olan 2000 C'a kadar ısıtıldı. Eriyik kütlenin içine soğuk bir piston daldırılmasının ardından geri çekme esnasında saf bir lif iplik elde edildi. Görünüşe göre oldukça sert ve gevrek değil bununla beraber parlak bir iplik elde etmek için soğuk-çektirme kullanılabilir.”
19Bir başka örnek "çok iyi dayanıklılıkta iplik" verdi Bir başka örnek "çok iyi dayanıklılıkta iplik" verdi. Her ne kadar naylon farklı bir polimer olarak ticarileştirilmiş olsa da bunlar ilk naylon ipliklerdi.Naylon terimi daha sonra geniş bir polimer sınıfını kastedecek şekilde kullanıldı: Doğrusal poliamitler.Her ne kadar ürünün geleceği henüz belli olmasa da yeni yüksek erime noktalı iplik herkesin pratik sentetik ipliklerin en azından teknik açıdan yapılabilir olduğunu anlamasına sebep oldu.Teknik fizibilite, yeni teknolojinin ticaretine yönelik araştırmasının başlayabilme noktasıdır.
20DOĞRUSAL BİR YENİLİK SÜRECİ OLARAK BİLGİ-FAYDA DÖNÜŞÜMÜARAŞTIRMADOĞANIN KEŞFİ VE ANLAŞILMASIMANİPÜLASYONUN BİLİMSEL FİZİBİLİTESİBULUŞ – İŞLEVSEL MANİPÜLASYONTEKNİK FİZİBİLİTE PROTOTİPİİŞLEVSEL UYGULAMA PROTOTİPİİŞLENMİŞ ÜRÜN PROTOTİPİMÜHENDİSLİK ÜRÜN TASARIMIÜRETİM ÜRÜN TASARIMIÜRETİM SÜRECİ GELİŞTİRMETAM ÖLÇEKTE ÜRETİM SİSTEMİÜRÜNÜN HACİMLİ ÜRETİMİÜRÜN SATIŞI VE PAZARLAMASIÜRETİM İYİLEŞTİRMESİÜRÜN İYİLEŞTİRMESİGENELBİLGİBİLİMTEMELARAŞTIRMAPATENTLİTESCİLLİBİLGİUYGULAMALIARAŞTIRMATESCİLLİBİLGİTEKNOLOJİ VEMÜHENDİSLİKTEKNOLOJİGELİŞTİRMETİCARİLEŞTİRMETİCARİİŞLETMEFAYDA
21Kısa bir süre sonra Carothers alışılmadık derecede ağır bir depresyon geçirdi ve ancak birkaç ay sonra toparlanabildi ve işe geri dönmeye çalıştı.Takip eden iki yıl sürecinde depresyon nöbetleri daha sık ve ağır gerçekleşti yazında büyük bir sinir krizi geçirdi ve bir daha iyileşemedi. Çok sevdiği kız kardeşinin ani ölümü de dahil olmak üzere kişisel sorunlar zorluklarını arttırmıştı. Sonunda, 29 Nisan 1937'de, temel naylon patent başvurusu kabulünden üç hafta, kırk birinci doğum gününden iki gün sonra Carothers, Philadelphia'da bir otel odasında siyanür ile intihar girişiminde bulundu.Ölümünden hemen önceki yıllarda bir bilim insanı olarak başarısız biri olduğu fikri Carothers için bir takıntı haline gelmişti yılında büyük fikrinin pek çok dalını çözmüş olduğu doğrudur. Belki de başka bir tanesi ile ortaya çıkamaması problemlerini şiddetlendirmiştir. Akli dengesinin bozulmasının bilimsel yaratıcılığını etkilemiş olması da aynı derecede olasıdır.1936 yılında Ulusal Bilimler Akademisi'ne seçilen ve potansiyel bir Nobel Adayı olan Carothers kendi mesleğinde bir kaç kişinin ulaşabildiği zirvede kaldı. Bolton şöyle demiştir: "Carothers organik kimyanın derinliklerini benim hiçbir zaman görmediğim bir şekilde okumaktadır." Ve Bolton pek çok büyük insanı da tanımıştır.
22ÖZET: BİLİM YÖNETİMİNE DAİR DERSLER Bilimsel cihazların icat edilmesi ve teorik sezginin kullanılması, bilimsel araştırmada ilerleme için rehberlik sağlayarak, bilimsel vizyonu yönlendirir. Bilim yoluyla doğa ile deneyler yapmak yeni bir teknoloji olarak doğanın değiştirilmesine yönelik bilim temelini hazırlar.Yeni doğanın keşfedilmesi ve o doğanın değiştirilebilmesinin deneysel yeteneği, çoğunlukla yeni teknolojiye yönelik yeni bir bilim temeli yaratır -- radikal yenilik.Araştırmacılar, uygulamaların ihtiyaçlarına uyması için potansiyel bir yeni teknolojinin özelliklerini değiştirme amacıyla, doğanın değişik kombinasyonlarını denemeye başladıkları zaman temel araştırmadan uygulamalı araştırma başlar.Artık, araştırmacıların uygun patentler alınıncaya kadar yayımda bir yıl kadar gecikmeleri normal bir politikadır.Temel araştırma, bilim, bir çok şirkette her zaman için bir lüks olarak görülmekte ve ne zaman gelirler düşse ilk olarak bilime yönelik endüstriyel finansmanda kesintiye gidilmektedir.Teknik fizibilite, yeni teknolojinin ticaretine yönelik araştırmasının başlayabilme noktasıdır.