книги из ГПНТБ / Парнов Е.И. Неуязвимые материалы

ными свойствами материалы. Поэтому и растет применение представителей семейств «благо­ родных», прочных и тугоплавких, несмотря на их высокую стоимость.

Да и ученые непрерывно работают над про­ блемой удешевления дефицитных материалов. А пластмассы в этом отношении куда более плодотворная почва, чем сплавы. На очереди дня — создание новых дешевых фторопластов.

И если на сегодня многие из описываемых здесь путей использования фторопластов нель­ зя осуществить в полной мере, то несомненно настанет время, когда неуязвимые из дефи­ цитного материала превратятся в рядовой!

ЧУДЕСНЫЕ СВОЙСТВА ТОНКИХ ПЛЕНОК

Чуть больше столетия прошло с того дня, когда был открыт железобетон. Мы не мыслим себе сейчас нашу жизнь без этого самого рас­ пространенного строительного материала. Союз металла и бетона породил замечательный материал для строительства современных го­ родов. Стальная арматура позволяет железо­ бетону прекрасно работать на растяжение и из­ гиб, а сжимающим нагрузкам бетон противо­ стоит уже сам по себе.

Но железобетон не вечен. Вернее, недоста­ точно долговечен. Ведь еще до того, как сам бетон потеряет свои качества, может погиб­ нуть стальная арматура. Просто проржаветь.

В ленинградском филиале Академии строи­ тельства и архитектуры СССР сделали такой опыт. Влили в воду особую эмульсию, которая

30

после испарения дает тончайшие пластмассо­ вые пленки. Потом в эту же воду добавили це­ мент и песок. После схватывания цемента смесь, вернее изготовленные из нее кирпичики, просушили. И родилось новое качество. Пласт­ массовая пленка сделала чудо. Она повысила сопротивление на растяжение полученного бе­ тона в два раза. Такой бетон работал почти , как железобетон. Кроме того, новый бетон сде­ лался практически водонепроницаемым.

Так пластмасса заявила о своем соперни­ честве с железной арматурой. И возможно, в недалеком будущем вместо обычного сейчас слова «железобетон» будут употреблять дру­ гое— «полимеробетон». Но для этого нужно прежде всего создать эффективные и дешевые эмульсии.

Исключительная химическая стойкость и высокие диэлектрические свойства фторопла­ стов делают весьма желательным использова­ ние их для получения покрытий и пленок. И это оказалось возможным благодаря суспен­ зиям.

Что представляют собой такие суспензии? Это взвеси сильно измельченного нераствори­ мого и ненабухающего полимера в органиче­ ских жидкостях. Эти жидкости быстро испа­ ряются после нанесения суспензии, оставляя на поверхности предмета только мелкие ча­ стички полимера. Но этого еще мало для та­ кого полимера, как фторопласт. Ведь частички фторопласта, только что нанесенные на поверх­ ность, не обладают еще ни прочностью, ни не­ проницаемостью. Их нужно сплавить. Лишь после этого может получиться пленка, которая

31

сообщит предмету главное свойство фторопла­ стов — неуязвимость.

Покройте такой пленкой книжную полку, и вы не сможете ее поджечь, бросьте защищен­ ный пленкой железный предмет в азотную кислоту, и он совершенно не пострадает. По­ крывать фторопластом можно любой мате­ риал, выдерживающий нагрев до 370°.

Суспензии фторопласта-4Д могут быть применены для пропитки самых различных по­ ристых материалов, в том числе тканей и пле­ теных набивочных шнуров.

Если пропитать фторопластом набивочный шнур, то последний получит от фторопласта низкий коэффициент трения. А это уже так на­ зываемая сухая смазка. Она не вымывается и не выливается, превосходит все известные ви­ ды смазки по теплостойкости и химической устойчивости.

Если пропитанную фторопластом ткань под-

32

вергнуть спеканию, она вполне может заме­ нить стеклоткань. Из такой ткани изготовляют различные многослойные материалы типа тек­ столита.

Если же суспензией пропитать пористые металлокерамические изделия, то они станут

Когда-нибудь появятся удивительные кни­ ги. Их можно будет мять — они не помнутся, капать на них чернила — они не испачкаются. Им будут не страшны ни грибки, ни сырость, ни книжные черви.

Принципиально это возможно уже сейчас, но пока это очень трудоемко и дорого. Уче­ ные неустанно ищут дешевых эмульсий и сус­ пензий, разрабатывают простые методы покры­ тий, не сопряженные с высокими температу­ рами.

Суспензии — не единственный путь созда­ ния чудесных пленок. Есть еще и старый, оп­ робованный способ ■— прокат. Принципиально он ничем не отличается от проката металли­ ческих болванок, которые, пройдя сквозь вал­ ки, превращаются в тонкий стальной лист. Разве только тем, что прокат фторопласта мо­ жет протекать при самых обычных температу­ рах. Но если прокат металла не вызывает практически никаких изменений его внутрен­ ней структуры, то прокат фторопласта рож­ дает чудеса.

В обычных условиях упорядоченное, кри­ сталлическое расположение молекул полимера наблюдается лишь в отдельных участках. В таких участках, их называют кристаллита­ ми, правильно ориентируется только неболь­ шая часть длинных цепных атомов. В осталь­ ных местах цепочки перепутываются и распо­ лагаются беспорядочно.

При растягивании полимерных пленок в них происходят интересные превращения: сбли­ жаются цепи, рушатся и вновь образуются кристалльи. Причем после растягивания кри­ сталлы оказываются направленными — ориен­ тированными в направлении действующих сил. А это увеличитает прочность пленки. Если растягивание пленки протекало при низкой температуре, то ее прочность повышается во столько раз, во сколько она была вытянута. Однако самого большого упрочения пленка достигает при такой температуре, когда ско­ рость кристаллизации становится наивысшел. Так удалось получить пленки и волокна не­ обыкновенной прочности: фторлон и фто-

34

рофоль. Они в несколько раз превосходят по прочности сталь! Регулируя расстояние между валками и температуру их подогрева, можно получить пленки любой толщины и прочности.

Новые пленки найдут широкое применение. Из них будут изготовлять метеорологические шары — зонды и плащи, пакеты и защитные чехлы. Особенно хорошую службу сослужат фторопластовые пленки полярникам. Ведь они не боятся обледенения и даже при самых низ­ ких температурах не теряют прочности и эла­ стичности.

Среди полимеров по объему производства первое место занимают... Нет, уважаемый чи­ татель, не твердые пластмассы и даже не во­ локна, а лакокрасочные покрытия. А о них, как это ни странно, часто забывают авторы популярных книг о полимерах. Хотя без лако­ красочных покрытий людям пришлось бы столкнуться с массой неприятностей.

Они защищают от преждевременного раз­ рушения наши машины, приборы, станки. Они предохраняют от огня и сюрпризов погоды, от разрушающего действия воды, от света и от радиации.

С каждым годом народному хозяйству тре­ буется все больше надежных и дешевых лако­ красочных веществ.

Если принять во внимание, что ежегодно от коррозии погибает 10% всего получаемого на земле железа, то станет ясно, какую неоце­ нимую помощь могут оказать человеку поли­ мерные материалы. Не нужно будет красить и оцинковывать крыши домов и фермы мо-

стов. Чудесная пленка сделает невозможным появление рыжих пятен ржавчины.

Почти на всех открытках и проспектах французских компаний изображена знамени­ тая Эйфелева башня. Когда-то ее ажурные стальные конструкции приводили мир в вос­ хищение. Ведь башня была тогда самым вы­ соким сооружением на свете. Вряд ли есть че­ ловек, хотя бы понаслышке незнакомый с этим замечательным сооружением. Но мало кто знает, сколько хлопот и неприятностей достав­ ляет оно парижскому магистрату.

Для защиты башни от коррозии ее нужно красить. Не говоря уже о том, что окраска та­ кой высокой вышки дело нелегкое, красить нужно каждый год.

Ежегодная окраска требует колоссальных средств. И чтобы хоть как-то возместить рас­ ходы, башню сдают под всяческие увесели­ тельные заведения и рекламные устройства.

Скоррозией мы сталкиваемся повседневно,

ине только железо становится ее жертвой. Алюминиевые кастрюли, бидоны, бензобаки часто покрываются с внутренней стороны мель­ чайшими бугорками. Бугорки постепенно уве­ личиваются, а затем на их месте образуются отверстия. Это работа коррозии.

Колоссальный ущерб приносит коррозия в химическом производстве. Сильные кислоты и основания, растворы и расплавы солей, влаж­ ные и горячие газы уничтожают реакторы, тру­

бопроводы, насосы. Даже золото и платина не всегда могут противостоять коррозии.

Металлургические и химические заводы...

Миллионы тонн коррозирующего металла на

36

открытом воздухе! Как тут быть? Нужно защи­ тить металл. А как? Крас­ ка быстро приходит в негодность, приходится красить часто.

Может быть, покрыть хромом? Хромируют же ручки и буфера автомо­ билей? Красиво и надеж­ но. Но это не только до­ рого, но и... невозможно. Попробуйте-ка покрыть хромом ту же Эйфелеву башню или Макеевский металлургический завод. Нелепость.

Кроме всего, и хром не всегда спасает от кор­

розии. Через несколько лет на хромированных деталях появляется «сыпь», окруженная рыжим ореолом ржавчины. Это следы механи­ ческих нарушений хромовой пленки: ударов песчинок, царапин.

Пока мы имеем только одно средство пре­ дохранить металл от коррозии. Это защитные покрытия, которые нужно периодически возоб­ новлять..

А неуязвимые фторопласты? К сожалению, их не везде удается применить, далеко не вся­ кий агрегат можно сделать из полимеров.

Когда неуязвимые полимеры (фторопласты или какие-то другие) вытеснят металл, не нуж­ но будет и бороться с коррозией. Но пока ме­ таллы занимают первое место как конструк-

37

ционные материалы. Вряд ли мы и в далеком буду­ щем сможем обойтись без металлов.

Вот если бы изгото­ вить прочную и вечную краску!

Можно ответственные металлические детали фу­ теровать— покрывать по­ лимерными листами и пленками. Так, полимеры могут делиться с метал­

лами своей неуязвимостью. В общем это неплохое решение, но все-таки футеровка — лишь полумера.

Дешевые и прочные лаки и краски смогли бы защитить все металлические предметы от извечного врага. В конце концов можно было бы покрасить и эйфелевы башни и заводы.

Покрасить только один раз и навсегда!

В безграничности свойств бесконечно боль­ шого количества новых соединений таятся еще ненайденные лаки и краски, которые спасут металлы от разрушения. И ученые ищут их. Но ищут не наобум, не вслепую, а руководст­ вуясь законами, лежащими в основе современ­ ной химии.

Эти законы позволяют заранее предска­ зать, как повлияют те или иные изменения структур молекул на их свойства.

Сооружения, которым не страшны холод и снег Арктики, зной и резкие температурные пе­ репады пустынь, здания, которые когда-нибудь построят на дне океанов...

38

Чтобы эти мечты человечества стали явью, ученые-химики создают новые материалы с но­ выми свойствами.

ФТОРОПЛАСТ ПРИХОДИТ В БОЛЬНИЦУ

Древние предания рассказывают, что еще за тысячу лет до нашей эры каста индийских жрецов владела тайной восстановления чело­ веческих органов. Человеку с искалеченным носом накладывали на лоб или на щеку лист растения— своего рода шаблон, по которому вырезали кусок кожи. Из этой кожи формиро­ вали новый нос. Так родилась восстановитель­ ная хирургия, возвращающая человеку утра­ ченные органы.

Но хирургов не удовлетворяли ни пересад­ ка кожи или хряща самого больного, ни пере­ садка тканей от одного человека к другому. Все это были мучительные операции, часто затягивающиеся на длительное время, и не всегда удачные.

Из глубокой древности берет свое начало и другой путь развития пластической хирур­ гии, связанный с попытками заменять живую ткань материалом неорганического или расти­ тельного происхождения.

Еще много веков назад дефекты черепных костей пытались исправить с помощью скор­ лупы кокосового ореха, платины, золота, се­ ребра, свинца.

Во Франции, Англии, Германии пытались использовать для этой цели янтарь, парафин, стекло, пергаментную бумагу, каучук, пробку.

39