Book: Создано человеком



Жаворонков Николай Михайлович

Создано человеком

Николай Михайлович Жаворонков

СОЗДАНО ЧЕЛОВЕКОМ

В книге академика Н.Жаворонкова рассказывается о новых композиционных и конструкционных материалах, о перспективах, которые в связи с этим открываются в решении задач научно технического прогресса, и о людях поовятивших свою жизнь созданию новых материалов. Издание рассчитано на самые широкие круги читателей.

СОДЕРЖАНИЕ

К читателям!

Искусство превращения

Слово о слове

Приглашение к разговору Из всего - все

Самый, самый, самый

Мы вас ждем

Похвальное слово химии

Сегодня, завтра, всегда

По законам ускорения

Помнящая родство

"Примите мой почтительный восторг"

Что нам диктует НТР?

Эстафета продолжается

Не в конфликте - в союзе!

"Посев научный - для жатвы народной"

И только факты

Преемственность

Заключение

К читателям!

Дорогие друзья! Вот уже много лет подряд судьба дарит мне ежегодно настоящий праздник - встречу с собственной молодостью и завтрашним днем химии, которой я служу верой и правдой многие годы.

Имя празднику - первое сентября.

В этот день я выхожу из дома рано. Еще не светятся окна домов старого арбатского переулка, которым мне предстоит выйти на Кропоткинскую, еще и дворники не приступили к своим утренним обязанностям, а я иду...

Потому что путь предстоит пройти неближний: до Миусской площади к зданию Московского химико-технологического института имени Д. И. Менделеева - родной Менделеевки. В нем учился когда-то я сам, его окончили моя жена и дочь. Сейчас в нем учится внучка. Сюда, на Миусскую площадь, чтобы сразу после выступления ректора сказать студентам несколько напутственных слов, я и прихожу ежегодно первого сентября.

Дорога к Миусской площади пролегла, по сути, даже не через пол-Москвы через всю жизнь. Но начинается она отсюда, с Кропоткинской, бывшей Пречистенки, где в первые послереволюционные годы находилось институтское общежитие. Из его окон и открывался нам мир, который по глубокому убеждению моих друзей и товарищей предстояло решительно переделать. Впрочем, смотреть и.?

окон доводилось крайне редко, поскольку жизнь делилась на учебу и поиски работы, сводившейся к бесконечным погрузкам и разгрузкам на Московской железной дороге.

Но так жили не только студенты моего поколения. Солдатам Великой Отечественной, донашивавшим свои шинели в вузовских аудиториях, все это тоже знакомо. Прожить на стипендию ни нам, ни им не удавалось - все подрабатывали. Соседняя с нашей улицей студенческая Остоженка тоже жила думами о заработке. А если "заказ" оказывался уж очень неподъемным, то обращались за помощью к нам, менделеевцам. В общежитие мы возвращались под утро и, едва отмывшись от угольной пыли, мчались на Миусскую, чтобы, не дай бог, не опоздать на занятия.

Вот об этом я и говорю ребятам первого сентября.

А еще о том, какое это счастье не искать работу, а знать, что она у тебя будет. Я говорю о великом счастье учиться, а потом всю жизнь служить науке, достижения которой определяют научно-технический и социальный прогресс.

Ибо химия -- та фундаментальная основа, что способна обеспечить глубокое понимание процессов и явлений, связанных непосредственно с потребностями общества.

От ее успехов во многом зависят достижения сельского хозяйства и промышленности, рациональное использование энергетических и минеральных ресурсов, предотвращение загрязнения окружающей среды, экономическое благополучие страны, ее обороноспособность. Последняя особенно. Потому что военная мощь любого государства определяется в современном мире прежде всего научными достижениями. Поставить их на службу миру, а не войне, прогрессу, а не разрушению - задача всех людей Земли.

Роль науки, в том числе химии, здесь не переоценить.

Это она наряду с физикой и биологией вносит свой вклад в универсальный, философский аспект человеческих знаний.

Превращениям и преобразованиям, осуществляемым химией, нет конца. Ей обязаны своим рождением и так называемые новые материалы, обеспечивающие прогресс, достижения научно-технической революции во всех без исключения областях народного хозяйства.

Вот о чем идет разговор у меня со студентами каждое первое сентября. И я счастлив, что редакция "Эврики" предложила мне продолжить его на страницах книги, которую вы держите сейчас в руках. В ней говорится об успехах и проблемах, решаемых сейчас химией и химической технологией, о людях, посвятивших служению им жизнь.

Синтетический каучук, пластмассы, разнообразные волокна, композиционные и строительные материалы - цементы, стекла и керамика, металлы и сплавы с заданными свойствами, препараты медицинские и стимуляторы роста растений, гербициды и биологически активные вещества и еще многое, многое другое дает народному хояяйству химия. И во все вложен многолетний труд ученых и инженеров. И если, прочитав эту книгу, вы захотите пополнить их ряды, буду искренне рад.

Однако должен предупредить: легкой жизни и случайных успехов на этом поприще нет. A есть труд и ответственность. Ибо именно химия и химическая технология определяют успех тех отраслей промышленности, которые базируются на ее достижениях. Таких отраслей много, и все они главные, ключевые в экономике сграны. Замедлит, скажем, свое развитие химическая индустрия, и тотчас сократится производство минеральных кислот и удобрений, щелочей и солей, синтетических органических веществ углеводородов, Сахаров, полимеров, красителей, пестицидов, моющих средств, пластических масс, волокон, лаков, красок... А это не замедлит сказаться на ритме работы других отраслей народного хозяйства: не выполнят планов текстильщики, снизится выпуск трикотажных изделий. Масштабы производства цементов, стекол, керамических и прочих изделий, созданием которых занята промышленность строительных материалов, тоже определяется успехами химии и химической технологии. А значит, и решение задачи огромной социальной важности - обеспечение каждой советской семьи к 2000 году квартирой напрямую связано с тем, как, в каком режиме трудится химическая промышленность страны, над какими проблемами работают в своих лабораториях ученые и исследователи.

Коксохимическая и нефтеперерабатывающая, нефтехимическая и целлюлозно-бумажная, черная и цветная металлургия, ядерно- и военно-химическая, микробиологическая и медицинская, пищевая и легкая промышленность - вот неполный перечень отраслей народного хозяйства, непосредственно связанных с достижениями той науки, которой я посвятил жизнь. Но она еще трудится и над задачами, от выполнения которых зависит прогресс машиностроения, приборостроения, электроники, космонавтики. Одним словом, отраслей, сегодня вполне справедливо называемых катализаторами научно-технического прогресса.

А катализаторы, как известно, вещества, ускоряющие ход химических реакций. Вот почему новейшие материалы и соединения, стимулирующие развитие всех приоритетных направлений НТП - бесчисленные "добавки", химические реактивы, особо чистые вещества, нередко именуют еще и катализаторами катализаторов. Производство таких веществ малотоннажно, так как создаются они внебольших количествах - в граммах, килограммах, реже ь тоннах. В отличие от крупнотоннажных, когда готовая продукция комбинатов и заводов измеряется в тысячам, миллионах тони. Я счел необходимым объяснить разницу этих чисто "химических" понятий уже на первых страницах книги, поскольку они будут еще не раз и не два встречаться читателю в дальнейшем. Впрочем, специальных терминов в рассказе о химии не избежать, потому некоюрые из них мне придется пояснять в ходе повествования. Здесь же я хочу извиниться и перед памятью уже ушедших от нас ученых, и ныне здравствующих за то, что перед фамилиями не всегда будет стоять научное звание. Соблюди я это требование - и многие страницы рассказа превратились бы в сплошной перечень "титулов", должностей. Так много выдающихся, а теперь всемирно известных людей стояло у истоков и продолжает трудиться на благо советской химии и химической технологии. Пользуясь авторским правом, обозначу национальность и круг научных интересов только перед фамилиями иностранных исследователей. А соотечественники пусть меня извинят... Все мы, кандидаты наук, профессора, академики и не увенчанные почестями и славой исследователи - рыцари и служители Химии.

Что же касается точности "перевода" химических терминов и обозначений, то я постараюсь неукоснительно соблюсти данное требование, ибо, как вы узнаете из первой главы книги, от этого слишком многое зависит.

Искусство превращения

Слово о слове

Один из знаменитых отечественных химиков профессор Иван Алексеевич Каблуков, поражал нашего брата - студента, отнюдь не отличавшегося строгостью речи, почти фантастической небрежностью в употреблении слов.

Нисколько не считаясь с правилами грамматики, он склонял и спрягал их сугубо по-своему, по~каблуковски, "тасуя" с легкостью фокусника, проделывающего головокружительные манипуляции с карточной колодой.

"Приходите ко мне во вторницу, - говорил, к примеру, профессор, - в пятник принять не смогу... семинар".

Каблуковские "афоризмы" заучивались наизусть, записывались в блокноты, цементировались памятью навечно. Я и до сей поры не могу забыть, как живописал Иван Алексеевич удушающие свойства углекислого газа, его пагубное воздействие на человеческий организм.

"В Италии есть пещера, наполненная углекислым газом, - посвящал он слушателей в роковую тайну, - человек входит в нее живым, а выходит мертвым".

А среди химиков моего поколения и поныне живет притча, поведанная нам предшественниками. Собралсяде Иван Алексеевич в гости и отправился на Мясницкую (ныне улица Кирова), славившуюся своими кондитерскими. Заглянул в два первых магазина - подходящего торта не оказалось, зашел к Эйнему (был такой немец, державший в Москве до революции монополию на кондитерскую торговлю), купил что было нужно и пошел в гости.

Только уже по дороге к друзьям почувствовал себя профессор как-то не очень уютно, словно потерял что-то.

Оказалось, и в самом деле забыл где-то любимою трость с "набалдым золоташником", без которой и шага ступить не мог. Пришлось возвращался.

- Не оставлял ли я у вас тростп? - спросил ученый в первых двух магазинах.

- Никак нет. господин профессор, - ответили ему услужливые приказчики.

У Эйнема и спрашивать не пришлось. Будьте добры, господин профессор, тотчас любезно подали ему забытую вещь. Изволили оставить...

- Вот что значит немецкая честность, - довольно рассказывал Иван Алексеевич в гостях. В русских магазинах не отдали, а немец тотчас вернул трость.

Все это, конечно, забавно... Но вряд ли я бы рискнул отвести даже очень смешным историям столько места в моем рассказе, если бы все они не работали на главную тему книги. Дело в том, что, понимая парадоксальность выводов, к которым нередко приходил в делах житейских, сопоставляя порой несопоставимое, игнорируя причинноследственные связи между событиями, профессор время от времени конфузливо "винился" перед слушателями, изрекая афоризм иного рода: самый внимательный человек, друзья, человек рассеянный.

И все сразу становилось на свои места. Где уж Изащ Алексеевичу было следить за словами, если они не успевали за его мыслью, и когда было профессору анализировать свои поступки и действия, происходящие вроде бы независимо от его воли и желания, в то время как думы ученого занимала "одна, но пламенная страсть". Он служил Химии. А о том, как результативно было это служение, свидетельствует сама история науки. А многочисленные ученики "рассеянного" человека, путавшего "вторницу" с "пятником", внимательнейшим образом изучают сегодня природу через призму химии, оставаясь прежде всего, как и учитель, приверженцами истины.

Именно истина и заставляет меня вступить в спор по поводу тех терминов и определений, искаженное употребление которых в последнее время вошло в моду и отнюдь не по рассеянности и забывчивости некоторых ученых.

Такие словосочетания, как "промышленная технология", "индустриальная технология", "безотходная технология"

и т. д. сегодня, к сожалению, узаконены не только популярной литературой.

Но почему все-таки столь ва/кно для химика установить истинность употребляемых терминов? Причин здесь несколько. Неверное употребление слов искажает русский язык, красоту и могущество которого неоднократно подчеркивал Владимир Ильич Ленин, борясь против ею засорения.

А. В. Луначарский, например, рассказывает в своих воспоминаниях, с каким негодованием В. И. Ленин высказался однажды по поводу употребления слова "ишрабы" - так в 20-х годах называли школьных работников:

"Что за безобразие назвать таким отвратительным словом учителя! У него есть почетное название - народный учитель. Оно и должно быть за ним сохранено!" И рааве непонятно с тех же позиций стремление ученого к точное г л употребления слов и их сочетаний. Любого ученого, любого исследователя, а химика особенно. Потому что, ьак сказал еще выдающийся французский химик М. Бертлов конце XIX столетия, химия в отличие от всех прочих наук сама создает предмет своего исследования. А вопрос о том, какие материалы создавать и какие свойства им придавать, был и всегда будет неотделим от вопроса, каким способом это делать. Ответ же на этот первостепенной важности вопрос дает технология - наука о промышленном производстве.

Слово "технология" обязано своему утверждению в русском языке двум греческим словам, его составляющим, techne (искусство, ремесло, мастерство) и logos (слово, учение, наука) и дословно означает "наука о ремеслах". Нужно сказать, что до XIX века на Руси в том же смысле употреблялось свое исконно славянское слово "художество". И означало оно не только искусство в том привычном понимании, которое и кажется нам сегодня единственно верным, но и искусство производить материалы, продукты и другие изделия, что равнозначно техническим ремеслам и промышленности. Вспомните-ка знаменитое ломоносовское "Слово о пользе химии":

"Науки художествам путь показывают: художества происхождение наук ускоряют. Обои общею пользою согласно служат".

Именно этому согласному служению "общею пользою"

химической науки и химической промышленности народному хозяйству и посвящена книга, которую вы держите сейчас в руках. Речь в ней пойдет прежде всего о создании новых материалов и химической технологии. А поскольку слово "технология" будет встречаться читателю на ее страницах еще великое множество раз, то хотелось бы сразу все расставить по своим местам. Этот термин пришел в русский язык более 150 лет назад как наименование одной из важнейших прикладных инженерных наук - науки о промышленном производстве. И в этом смысле сохраняет свое значение поныне. Так что употребление таких словосочетаний, как "технология производства", представляет собой просто-напросто ненужное повторение однозначных слов. Поставьте-ка вместо "технология" адекватное ему "наука о промышленном производстве". Что получится? Бессмыслица, "масло масляное" - тавтология (в БЭС слово "тавтология" расшифровывается как ненужное повторение слов, свидетельствующее о бедности языка говорящего).

Еще больший абсурд - употребление "технологии"

вместо слов, имеющих другой смысл. Например, взамен техники, процесса, метода. Так, к сожалению, все чаще говорят и пишут "плазменная технология", "сорбционная технология", "технология обогащения", "технология сварки". Но речь-то в данном случае идет совсем об ином - о технологических процессах. При чем же здесь наука о промышленном производстве? И совсем уж нелепо звучит выражение "технология торговли", "технология перевозок", "технология складирования", "технология мышления".

Очень широко в наши дни стали пользовать "технологию" применительно к сельскохозяйственному производству. В печати, радиопередачах и телевизионных программах то и дело встречаешь такие "шедевры" словотворчества, как "технология стойлового содержания скота", "технология безотвальной пахоты", "технология возделывания пшеницы", "технология воспроизводства карпа в озерах"... Но, во-первых, во всех этих сочетаниях слово "технология" вообще лишнее, ненужное, и, во-вторых, сельскохозяйственное производство в отличие от промышленного основано не на технологии, а на биологии и на прикладных ее науках - агрохимии, зоотехнике, физиологии растений и животных, рыбоводство же соответственно - на ихтиологии.

Но почему так, собственно, важно называть все своими именами? Разве не права блистательная по своей бесшабашности поговорка, живущая на Руси испокон веков:

хоть горшком назови, только в печь не ставь? Конечно же, нет. И дело здесь отнюдь не в казуистике или в сверхщепетильности любителя изящной словесности, а в том, что каждое слово нашего языка точно отражает стоящее за ним понятие. Употребленное не к месту, оно тотчас ведет к незамедлительному нарушению давно установившейся синхронности между ними.



Но почему же все-таки неверное употребление слова "технология" столь широко распространилось в последнее время. Думается, что причин здесь несколько. Одна из них - искаженный перевод с английского. Я бы сказал, уж очень русское "переосмысливание" данного слова.

Между тем, в странах английского языка (Англия, США)

"технология" чаще всего употребляется в смысле "техника". Всем, кто увлекается проблемами науки, например, хорошо известен американский журнал "Science and Technology" (он по содержанию соответствует нашему "Наука и техника").

Между тем, термину "технология" еще в начале века дано точное и всеобъемлющее определение Дмитрием Ивановичем Менделеевым. Откройте энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона, прочтите статью великого нашего химика - и все станет на свои места.

"...Технология или учение о выгодных (т. е. поглощающих наименее труда людского и энергии природы) приемах переработки природных продуктов в продукты, потребные (необходимые, или полезные, или удобные) для применения в жизни людей. Хотя технология по своему предмету глубоко отличается от социально-экономических учений, но у ней с ними много прямых и косвенных связей, так как экономия (сбережение) труда и материала (сырья), а через них времени и сил, составтяет первую задачу всякого производства, и существо учения о фабрично-заводских производствах совершенно теряет почву, если утрачивается из вида выгодность (экономичность)

производства. Дело, например, химии изучать получение железа из его руд или иных веществ природы, где оно содержится, а дело технологии изучить выгоднейшие для того способы, выбрать из возможностей наиболее приемлемую - по выгодности - к данным условиям времени и места, чтобы придать продукту наибольшую дешевизну при желаемых свойствах и формах".

И далее: "И хотя многие приемы, применяемые на заводах и фабриках, ведут свое начало от опытом оправданных начал естествознания, тем не менее в практическом сочетании частностей должно ждать своих обобщений, с которыми в будущем может выступить технология как самостоятельная прикладная наука".

Это определение Д. И. Менделеева полностью соответствует современному пониманию технологии как науки о промышленном производстве, которая, образно говоря, ногами стоит на фундаменте естественных наук, а головой упирается в экономику.

Прежде всего технология - наука о производстве средств производства, а ее главная задача - изучение, разработка и непрерывное совершенствование основных процессов и их совокупности в производстве машин, аппаратов, приборов и других современных орудий труда.

Что же касается химической технологии, то это - на"ка о наиболее экономичных методах и средствах массовой химической переработки природного и сельскохозяйственного сырья.

Химическая технология - научная основа химической, нефч ехимичесъол, коксохимической, целлюлозо-бумажной, пищевой, микробиологической промышленности, промышленности строительных материалов, черной и цветной металлургии и многих других отраслей.

Все многообразие ее процессов можно свести к пяти основным группам процессов: механическим, гидромеханическим, тепловым, диффузионным (или массообменным) и химическим.

К механическим относятся процессы дробления, измельчения, классификации, транспортирования твердых материалов, гранулирования, таблетпрования, упаковки конечного продукта и др. В технологии металлов это - процессы резания, прокатки, штамповки, волочения и т. п.

К гидродинамическим - процессы перемещения жидкостей и газов по трубопроводам и аппаратам, перемешивание в жидких и твердых средах, создание кипящего слоя твердых частиц - псевдоожижения, процессы обработки неоднородных жидких и газовых систем (очистка газов от пылей и туманов, разделение суспензий и эмульсий, отстаивание, фильтрование, центрифугирование и т. п.), скорость которых определяется законами механики и гидродинамики.

Группу тепловых процессов составляют процессы нагревания, охлаждения, конденсации, выпаривания, теплообмена и т. п.

Группа диффузионных или массообменных процессов связана с переносом вещества в различных агрегатных состояниях из одной фазы в другую (абсорбция (поглощение), дистилляция и ректификация (разделение), адсорбция (поглощение), десорбция - процесс удаления поглощенных абсорбентами и адсорбентами веществ, экстракция, растворение, кристаллизация, увлажнение, сушка, сублимация - переход вещества из твердого в газообразное состояние, минуя стадию жидкости, ионный обмен и т. п.).

Последняя группа - химических процессов - наиболее многочисленна, поскольку номенклатура производимых в современных условиях веществ и материала на основе химических превращений чрезвычайно многообразна. Одно только перечисление процессов, входящих в эту группу, заняло бы не менее двух страниц книги.

К этим пяти группам в последние десятилетия добавилась шестая процессов управления и оптимизации химико-технологических аппаратов и отдельных химических производств в целом с широким использованием электронно-вычислительной техники.

Но цель любого производства, как известно, получение конечного продукта при минимальных затратах. Отсюда и задача химической технологии изыскание наивыгоднейших условий проведения химических процессов в цехах, на заводах и комбинатах. А это уже дело химика-технолога. Именно инженер-химик-технолог творчески "овеществляет* добытые "чистыми" химиками знания, соединяет их с элементами обширных знаний других областей науки физики, математики, механики, биологии, экономики, кибернетики. Такое объединение различных знаний служит химику-инженеру для разработки новых методов производства, новых технологических процессов и аппаратов и машин, пригодных для практического использования. Образно говоря, химик-исследователь познает новое. Инженер-химик-технолог создает новое.

А наибольший успех достигается лишь в случае объединения усилий исследователей и инженеров, когда они могут по праву разделить этот успех. И только в этом случае успехи и достижения науки открывают новые возможности и перспективы перед другими науками и производствами. Но об этом речь впереди.

Пока же вновь хочу вернуться к Слову, с приобщения к которому всегда начинается жизненный путь человека в науку или в производство.

Недалеко от рязанского села Стрелецкие Выселки, где я родился и прожил первые 18 лет своей жизни, в нескольких верстах от старинного русского города Михайлова в селе Маково была усадьба графа Дмитрия Толстого. Брошенная на произвол судьбы в тяжелые послереволюционные годы, привлекала она наше внимание только с точки зрения практической. Из железа, снятого с крыш наглухо заколоченных зданий, мы под руководством преподавателя ручного труда делали ведра, печные заслонки, самоварные трубы, которые он менял на хлеб 0 тем кормил свое большое семейство. Это было в 1918-1919 годах.

Кто знает, не столкни меня и моих друзей судьба с удивительным человеком - Николаем Ивановичем Турченевым, учительствовавшим в наших местах, я бы никогда и не узнал о сокровищах, таившихся в графской библиотеке. Но Николай Иванович привез однажды из города ключ, открыл тяжелую дверь и мы увидели... "аршины" книг, тесно стоявших на прогибающихся от их тяжести полках. Чего только здесь не было! Тома по истории культуры, описания путешествий. Бесконечные ряды неразрезанных, не читанных никем "Нив" и "Вокруг света" и приложений к ним. Сочинения Жюля Верна, Май-н Рида, Райдара Хэггерда, Фенимора Купера и многих, многих других таили в себе чудеса. Слова строились в строки, строки - в страницы. А они рассказывали о неведанном, о путешествиях и людях, о фантастических планах и поисках.

Так моя судьба оказалась предрешенной. Наука и только наука - твердо знал я к концу школьной жизни.

Наука, но какая? И здесь никаких сомнений тоже не было. Ибо мой учитель "болел" химией. Мог ли не занедюжить ею и я? Маковская школа второй ступени в 1919 году перестала существовать, и по рекомендации того же Н. И. Турченева, который был назначен начальником уездного отдела народного образования, я поступил в Михайловскую школу второй ступени имени ИI Интернационала.

И хотя после окончания школы в 1925 году я получил путевку в педагогический институт имени Герцена в Ленинграде, очень скоро оказался в том же вузе, где к тому времени учился и Н. И. Турченев - Московском химико-технологическом институте имени Д. И. Менделеева. Вот с тех пор химия и химическая технология стали моей судьбой и жизнью.

Приглашение к разговору

Ясным летним днем, когда по всем разумным понятиям москвичам надлежало быть в лесу или на реке, стоял я однажды в медленно продвигающейся к дверям музея длиннющей очереди и, стиснутый со всех сторон счастливыми обладателями билетов, дающих право на осмотр предметов и ценностей из гробницы Тутанхамона, невольно ловил обрывки разговоров соседей. Повод для суждений был, разумеется, общий - уникальная коллекция древностей, прибывшая в столицу. Людей интересовало буквально все: история открытия памятника, судьба отдельных предметов и даже чисто профессиональные тонкости реставрационной работы.

А как все это богатство доставили к нам? - настойчиво повторял кто-то рядом.

Вопрос, как говорится, риторический. Между тем, праздным его никак не назовешь. Могу заявить об этом со всей ответственностью, потому что именно нам, химикам, приходится нередко заниматься проблемами, связанными с транспортировкой уникальных экспонатов, редчайших шедевров искусства, которыми регулярно обмениваются музеи всего мира, а, значит, и думать о создании специальной "упаковочной" конструкции, представляющей собой своеобразный научно-инженерный шедевр. Так, те же сокровища из гробницы Тутанхамона приезжали ва выставку в Москву в 250-килограммовом стальном ящике, который, согласно сообщениям ее устроителей, "не тонет, не горит и не подвергается воздействию сырости". Температура в этом контейнере поддерживалась на уровне 20 градусов (как в основном месте хранения), влажность воздуха также сохранялась постоянной. Создание такого контейнера, конечно же, стало возможным только благодаря успехам материаловедения, автоматики и, разумеется, химии.

И не сотвори объединенными усилиями представители трех, казалось бы, столь различных направлений, надежного хранилища, сокровища гробницы не смогли бы проделать такого длительного и весьма опасного для уникальных предметов путешествия.

Дело в том, что практически все материалы, созданные природой ли, людьми ли, подвержены разрушительному воздействию окружающей среды и времени и потому нуждаются в защите. Недаром наиболее ценные картины, исторические документы покрывают обычно для профилактики специальными защитными пленками, маслами, парафином. Но последние, трескаясь, портясь от времени, света, влаги, сами способны, к сожалению, исказить внешний вид документа или произведения искусства.

К тому же такого рода покрытия - защита весьма относительная. Именно поэтому наводнение, постигшее Флоренцию двадцать лет назад, безвозвратно погубило огромное количество старых книг, бесценных рукописей, творений живописцев.

Но, как говорится, беда всегда учит уму-разуму. И чтобы хоть как-то застраховаться от подобного рода стихийных бедствий, химики предложили защищав поверхности произведений искусства с помощью кремнийорганического полимера. Насколько это надежно, можно судить хотя бы по следующему примеру: обработанная таким полимером бумага (ее называют гидрофобизированной)

выдерживает, не деформируясь и не подвергаясь в дальнейшем никаким изменениям, давление водяного столба высотой в два с половиной метра. Но как ни хороша, как и я надежна такая обработка, она все же не панацея от всех житейских передряг и случайностей, которые выпадают порой на долю произведений искусства.

Вот и пришлось для сокровищ Тутанхамона, с рассказа о выставке которых я начал разговор, строить специальный контейнер. Правда, уникальным, единственным в своем роде его все же назвать трудно, потому что еще более сложный "контейнер" существует давным-давно.

Это всем нам хорошо известный самолет. Да и задача у него куда более сложная, чем функция простой емкости, пусть даже работающей на заданном режиме. Комфорт, безопасность, скорость - вот что гарантирует пассажирам современный лайнер. А собран он из нескольких десятков тысяч деталей, на изготовление которых идет свыше 400 металлических и около 600 неметаллических материалов, к созданию которых причастна в первую очередь химия.

Написал я это слово "материалы" и сам удивился:

какое оно емкое, всеобъемлющее. Камень и глина, песок и дерево, растительные и животные волокна, кожа - материалы. Переработанное природное сырье - тоже материалы; керамика, стекло, электропроводники, резисторы, диэлектрики - опять же материалы. В общем, понятие "материал" столь широко, что возьмись я перечислять все его компоненты, то боюсь, что читатель держал бы сейчас в руках не книгу, а номенклатурный справочник, который, как ни старайся его составитель, все равно бы оказался неполным.

Судите сами. Только неорганический синтез в принципе может привести к созданию колоссального количества соединений, большинство которых не встречается в природе. В среднем же в мире ежегодно создается не менее 50 тысяч соединений, в том числе около 8 тысяч неорганических. И это под силу только химии, и только она открывает перед человечеством перспективу овладения "второй" природой, синтезируя новые искусственные материалы вместо "классических", внедряя их повсеместно, везде, где это необходимо для достижения конструкторских и технологических задач и, разумеется, где экономически оправдано.

Не так давно, например, в Институте элементоорганпческих соединений (ИНЭОС) АН СССР в лаборатории, возглавляемой академиком И. Л. Кнунянцем, было синтезировано вещество, получившее название хромоксана.

Его результативность так поразила производственников еще во время промышленного эксперимента, что новорожденному соединению поспешили приписать поистине сказочные возможности. Это как раз тот редкий случай, когда слухи достоверно отразили действительность.

Дело в том, что вещество, подобное хромоксану, уже давно ждали приборо-, автомобиле-, вагоностроительные предприятия, карбюраторные заводы. Нужен он и другим отраслям народного хозяйства. Об этом красноречивее всего говорят многочисленные заявки на хромоксан, присланные в адрес института. Нужда в нем и в самом деле очень острая, поскольку хромирование, никелирование, платинирование поверхностей деталей и приборов - процесс трудоемкий, дорогой и небезопасный для окружающей среды. А обойтись без него, к сожалению, нельзя: коррозия не щади г металл, превращая в прах автомобиль, инструмент, прибор. Вот и приходилось, не считаясь с затратами, особенно часто обращаться к хромированию - наиболее распространенному способу покрытия металлических поверхностей. Выглядело это приблизительно так: деталь или заготовку погружали в ванну, заполненную раствором серной кислоты и хромового ангидрида (ангидриды - химические производные неорганических и органических кислот, образующихся при их дегидратации - отщепления воды). После того как изделие, подлежащее хромированию, присоединяли к отрицательному полюсу источника постоянного тока, на поверхности детали начинал выделяться водород, одновременно зеркальный слой восстанавливаемого хрома начинал нарастать, превращая еще недавно невзрачную, как Золушка, деталь или заготовку в сверкающую принцессу. Но, во-первых, такой процесс восстановления энергоемок, вовторых, чрезвычайно расточителен, неэкономичен: пузырьки водорода захватывают, испаряясь, капельки раствора и пары ангидрида. Из последних, кстати, и образуется едкий, токсичный туман. Бороться с ним, конечно, можно, но опять же дорого. Вентиляционное хозяйство, различного рода улавливатели и т. д. обходятся предприятию, как говорят, в копеечку. А если к этим затратам прибавить еще расходы на очистные работы и проведение мероприятий по обеспечению техники безопасности, то окажется, что стоимость самого хромирования даже дороже всех этих необходимых, но все же накладных расходов.

Правда, химики уже однажды предложили специалистам поверхностно активное вещество, образующее на поверхности раствора стойкую шапку пены, сквозь которую ни капельки раствора, ни пары ангидрида пробиться не могут. Это вещество - хромин. Но, во-первых, он дорог - 55 рублей килограмм, во-вторых, недолговечен, поскольку сильноокислительная среда и довольно жесткие условия электролиза быстро разрушают даже фторорганический каркас хромина. Да и производство его небезопасно, а экологически очень вредно. Поэтому особых "поклонников" у этого вещества практически нет. А если его все же и применяют, то, поверьте, не от хорошей жизни.



Другое дело - хромоксан. Он снимает с повестки дня сразу многие проблемы технологического процесса хромирования.

Директор института академик А. В. Фокин так характеризовал создание хромоксана: "Это интересная и полностью оригинальная работа. Нашему институту принадлежит приоритет не только на применение вещества, но и на его синтез. Такой отрадный результат вырос из многолетних фундаментальных исследований, выполняемых школой Ивана Людвиговича Кнунянца".

Заменить хромин - именно так скромно определялась создателями нового вещества первоначальная задача. Но заменитель должен быть не менее эффективен и дешев.

Как же решить эту проблему?

Нет, не зря академик А. В. Фокин упомянул о многолетних фундаментальных исследованиях. К ним, к опыту лабораторного фторорганического синтеза, и решено было обратиться. А он в 70-е годы обогатился методом катализа анионами (анион - отрицательно заряженный ион) фтора. Помнится, что одно время фтор-ион популяризаторы науки именовали в своих статьях не иначе, как "протоном фтороргаников". С помощью именно этого метода, путем катализа пятифтористой сурьмой ученые института из недефицитных, выпускаемых отечественной промышленностью, соединений получили необходимую для производства хромоксана соль. А в промышленных объемах синтезировали его на опытном заводе Боркславского филиала ГосНИИХлорнроекта.

Здесь, вероятно, вполне уместно сказать, что коллектив филиала отличается удивительным чутьем на новое, творческим подходом к решению самых сложных, но и самых злободневных проблем. Знаю это по опыту совместной работы ИОНХа с бориславскими коллегами над созданием промышленною способа получения муравьиной кислоты, о чем речь еще впереди.

Завершить же СБОЙ рассказ об одном из 50 тысяч соединений, синтезированных советскими химиками, хочу краткой характеристикой нового вещества: хромоксанпри всей дешевизне в девять раз долговечнее хромина, а требуется его, чтобы практически полностью предотвратить потери хрома, в 13.5 раза меньше. Покрытия, наносимые методом электролиза с добавками хромоксана, оказываются удивительно монолитными, поскольку соединение действует еще на стадии образования пузырьков водорода. По крайней мере, хромирование титана - важнейшего и необходимейшего для всех приоритетных направлений научно-технического прогресса металла, стало вя"- можиым только после применения хромоксановой добавки. Она, без всякого преувеличения, счлит народному хозяйству миллионные прибыли.

Химии под стать и превращения другого рода. Она, к примеру, может так изменить, облагородить, "перекроить" существующий испокон веков материал, что он приобретает новые, не значившиеся за ним прежде достоинства и свойства. Недаром же в двери химических лабораторий все чаще стучатся энергетики и машиностроители, медики и пищевики, микробиологи и фармацевты, строители и аграрники. И чем невиданней заказ, тем интереснее работать над ним.

Иногда приходится объединить в одном и том же материале "лед и пламень". Как уж тут не вспомнить удивительную сказку о снежной королеве, несколько переиначенную в недавней телевизионной постановке? В ней по воле сценариста королеве с ледяным сердцем (играет ее. как всегда превосходно, Алиса Фрейндлих), которой и теплый ветер - серьезная угроза, захотелось вдруг горячего молока. Но то - сказка. А если в жизни, в технике необходимо совместить, казалось бы, абсолютно несочетаемые свойства в одном и том же материале? Ну, например, такие, как способность поглощать тепло и одновременно защищать от него заданную поверхность.

Вот такую нелегкую задачу поставила перед моей наукой в свое время космонавтика. И химия блестяще с ней справилась, создав расплавляемые и уносимые набегающим потоком газа материалы, получившие название абляционных.

Обмазки, созданные на их основе, надежно защитили от перегрева и сгорания при входе в атмосферу наши космические летательные аппараты и головные части ракет-носителей. Они же успешно охладили камеры ракетных двигателей.

Если специальной обмазкой, обладающей такими способностями, покрыть несущие деревянные конструкции в здании, они окажутся для огня неуязвимыми. И если уж в химическом цехе и случится пожар, то опоры межэтажных перекрытий, обработанные такой обмазкой, окажутся под надежной теплозащитой. Ее обеспечит вспучившаяся поверхность. А что значит выиграть при пожаре дополнительные минуты, говорить не приходится. Аварийная ситуация ликвидируется. Но обмазки - вещества "экзотические", с редким применением. Да и пожары, к счастью, случаются не каждый день.

Надо сказать, что, помимо явных "отклонений" от нормы, эти новые материалы еще и не вписывались в силу своей специфичности в многочисленное конструкционное семейство, поскольку последнему вменяется в обязанность противостоять внешним силам и не разрушаться под их воздействием. И хочешь - не хочешь на повестке дня появился вопрос: какие же материалы можно считать собственно конструкционными? Те, "традиционные", которым в качестве основного свойства положено обладать заданной удельной прочностью или жестокостью?

А если крайне важным для повседневной научной и инженерной практики оказываются материалы с иными достоинствами, в которых на первый план выступают то же абляционные свойства или повышенное сопротивление коррозии, или, наконец, диэлектрические характеристики?

Вот и пришлось изменить "устав" конструкционных материалов, внося в него поправки с учетом требовании развивающейся техники. Однако в настоящее время и конструкционные (то есть используемые при конструировании машин и аппаратов материалы о заранее определенными конкретными свойствами), и специально синтезированные химией по заказу различных отраслей науки и техники материалы все чаще называют общим именем - новые. Сюда относят и композиционные материалы или, как их все чаще сегодня называют, композиты.

Что же принято сегодня называть композиционными материалами? Это материалы из металлической или неметаллической основы (матрицы) с заданным распределением в ней упрочнителя. В качестве последнего могут выступать всевозможные волокна и даже кристаллы. Прообразом композитов считается железобетон.

Композиционных материалов сегодня множество, и "семейство" их постоянно увеличивается, а основные их качества становятся все более разнообразными. Всю эту богатейшую номенклатуру делят на несколько групп.

Наибольший интерес для техники и приоритетных направлений научно-технического прогресса представляют армированные волокнами или нитевидными кристаллами, и слоистые, где упрочнитель - материалы, полученные путем прокатки или прессования. Разумеется, такое разделение композитов весьма условно.

Среди новых материалов сотни любопытнейших.

Иные уже освоены промышленностью, другие стоят на заводских порогах, ожидая применения. Взять, к примеру, конструкционную техническую керамику.

К ней, не преуменьшая ведущей роли металлических конструкционных материалов, исследователи проявляют все больший интерес. Правда, речь идет в данном случае не о традиционных видах керамических материалов, а о новых материалах на основе специальной жаростойкой и ударопрочной керамики. В настоящее время работы в этой области продвинулись вперед настолько, что, по-видимому, в ближайшие годы именно они станут одним из важнейших промышленных конструкционных материалов наряду с металлами, вяжущими веществами на основе цемента и полимерами.

Основа специальной технической керамики - оксиды (окислы), нитриды, карбиды, силициды, бориды и алюмосиликаты некоторых металлов. Большой интерес, в частности, представляют нитриды кремния, бора и титана, оксиды алюминия, кремния, бериллия, титана, цинка, циркония и других металлов, карбиды кремния, бора, титана и т. п. Материалы на основе этих веществ обладаю:

многими достоинствами: малый удельный вес, высокая прочность и твердость, неограниченная сырьевая база (азот, кислород, кремний, углерод, как известно, наиболее распространенные элементы в природе).

Одно из основных направлений исследований - повышение ударной вязкости хрупких по своей природе керамических материалов. Это достигается лишь при использовании сверхчистых ультратонких порошков, а также путем легирования некоторыми оксидами металлов (например, алюминия, магния), графитом и др. Хорошие результаты дает армирование керамических материалов волокнами углерода, карбида кремния и оксида алюминия.

Среди важнейших и наиболее прогрессивных направлений, развитию которых в последнее время уделяется особое внимание, - создание керамических материалов для деталей двигателей. Наиболее широкое использование керамики ожидается в перспективе в газотурбинных и так называемых адиабатических дизельных двигателях, то есть ие получающих тепла извне и не отдающих его.

При работе газотурбинного двигателя с ротором из карбида кремния или нитрида кремния допустимы температуры порядка 1400 градусов Цельсия, в то время как лишь немногие из специальных сплавов могут работать при 1100 градусах.

Адиабатические двигатели внутреннего сгорания с деталями из керамики для легковых и грузовых автомобилей также имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными. Благодаря большой теплостойкости они ие требуют водяного охлаждения. По прогнозам это позволит не менее, чем на 30 процентов, повысить эффективность использования дизельного топлива.

Работы по синтезу и использованию новых керамических материалов в некоторых странах в последнее время ааметно продвинулись, особенно в Японии и США.

У пас они то/ко ведутся и сразу несколькими организациями. Однако усилия, к сожалению, все еще разрозненны. Нечего скрывать - мы здесь несколько отстали от твоих зарубежных коллег не только в экспериментальном плане, но и в фундаментальных исследованиях; а они необходимы. Прежде всего потому, что еще предстоит обеспечить конструкционной керамике требуемую ударную вязкость и решить проблемы армирования. Да л гам метод получения армирующих волокон тоже нуждается в совершенствовании.

Программа исследований в области новых керамических материалов уже составлена. Она объединяет усилия многих научных учреждений страны металловедческого профиля, и в том числе ряда академических институтов.

Мнение науки по данному вопросу однозначно: конструкционная керамика одно из главных направлений научно-технического прогресса в современном материаловедении, и к нему требуется максимальное внимание.

А ситалы или пирокерамы? Вещества, созданные на основе стекла с повышенной прочностью и термостойкостью? Их тоже никогда прежде не знала ни природа, ни техника... Сегодня они с успехом применяются в качестве облицовочного материала в строительстве, при изготовлении оптической техники.

Без рукотворных способностей химии сегодня нельзя ни модулировать лазерный луч, ни создать устройства оперативной памяти ЭВМ. Да и все дальнейшее развитие научно-технической революции просто немыслимо без бурного опережающего развития химической науки и промышленности. Взять хотя бы синтез неорганических высокомолекулярных соединений. Он уже дал отечественно:!

промышленности великое множество конструкционных материалов, обладающих высочайшей жаропрочностью, отличными полупроводниковыми свойствами, механической и химической стойкостью. " А возможности этого метода практически неисчерпаемы.

Химия буквально вселилась в наши дома, несказанно все преобразив, внеся в них комфорт и достаток. Холодильник и приемник, телевизор и мебель, телефон и декоративные ткани на окнах - все это достижения химии, реализовавшиеся в бытовых потребностях человека.

Пластмассы, красители, отбеливающие вещества, лакокрасочные и множество других материалов, обязанных своим рождением химии, успешно трудятся сегодня ил наш быт, экономя время, резко повышая производительность труда. Взять хотя бы такую довольно часто употбляемую фразу: химизация - один пз основных факторов повышения производительности труда и эффективности производства. При всей огромной значимости этого положения оно конкретизируется вполне определенно: получение и использование в различных областях народного хозяйства одного миллиона тонн полимерных материалов гарантирует высвобождение 300 тысяч работников. А применение полумиллиона тонн полимерных волокон высвобождает 700 тысяч человек. При DTOM затраты обществеиного труда на производство химических материалов значительно ниже, чем, скажем, при использовании того же естественного сырья.

Ну, представьте хотя бы на мгновенье такую поистине фантастическую ситуацию: из нашей жизни - нет, не исчезли предметы, которым дала жизнь химия, а лишь на время прекратился их выпуск. Что произойдет? Я, например, даже вообразить себе не могу. Окажись, допустим, человечество перед фактом, что пьезокварц, на котором основывается в наши дни вся радиотехническая аппаратура в мире, больше не производится - и десятки стран переживут серьезный экономический и научный кризис. Дело в том, что природные запасы этого минерала крайне ограниченны и только гидротермальное выращивание (выращивание кристаллов в условиях высоких давлений и температур) промышленных кристаллов пьезокварца решило в свое время уже довольно остро стоявшую проблему. Технологический цикл получения чудокристаллов измеряется сутками, природе же для его выращивания требуются миллионы лет.

Разумеется, разработка и создание пьезокристаллов - социальный заказ пауки. Его прежде всего и выполняли ученые. А выяснилось, что свои "права" на них заявила...

мода на ювелирные изделия.

Впрочем, не только на них, и во Всесоюзном научноисследовательском институте синтеза минерального сырья уже получен искусственным путем малахит, наиболее удачные образцы которого практически неотличимы от всемирно известного уральского ювелирно-поделочного малахита. На срезе образца, который, как и положено малахиту, состоит из тонко- и скрытокристаллических плотных "агрегатов", отчетливо видны концентрические полосы и зоны, выделяющиеся различными оттенками зеленого цвета. Такой камень, если он встречается в естественных условиях, считается у каменных дел мастеров особенно удачным.

Получение новых неорганических соединений в виде кристаллов, выращивание, изучение их свойств и структуры - одна из важнейших задач химии и химической технологии. Кстати сказать, кристаллы теперь выращивают не только из водных растворов (как это было при получении пьезокварца), из газовых сред или гидротермальным синтезом, но и производят их методом электрокристаллизации и другими способами, отнюдь не всегда моделирующими процессы, происходящие в природе.

Химии стал по плечу выбор своего собственного, присущего только ей пути развития. Так могло случиться только при единственном условии: когда наука, отойдя от эмпирических методов, из описательной превращается в науку точную. А раз так - к ней со стороны смежных наук и спрос иной. Вот и приходится принимать не только похвалы, но и упреки.

К слову сказать, в одной из зарубежных статей, теперь уже более чем десятилетней давности, прогнозирующей "создание необходимых материалов" на 10 лет вперед, состояние материаловедения характеризовалось как переходное: от эмпирических методов к методам целенаправленным, опирающимся на достижения химии и физики твердого тела. И в этой же статье, кстати, констатировалось, что до недавнего времени создание многих материалов было скорее искусством, чем наукой. А теперь существование материаловедения как неоспоримого научного направления - факт. И химия с радостью принимает от него заказы и, увы, упреки.

"Дитя" обрело самостоятельность, твердо стало на ноги и, как уже водится в жизни, тут же забыло, чем оно обязано родителям - физике и химии.

Среди них есть материалы с поистине массовым потреблением, и мы давно воспринимаем их как само собой разумеющиеся. Мы о них даже не говорим и вроде бы не замечаем... Что такое, скажем, транзистор? Электронный прибор или карманный радиоприемник?

А многие ли из нас помнят, что функциональную жизнь транзистору, как и многим иным промышленным и бытовым приборам, дали полупроводниковые материалы? Или взять еще более ходовые и еще более незаменимые материалы. Я имею в виду люминофоры, освоение которых привело в свое время к огромным, прямо-таки революционным изменениям в быту, культуре и на производстве. Именно люминофоры, излучающие свет под действием электронной бомбардировки, открыли, к примеру, принципиальную возможность цветного телеизображеиия.

Однако взятые мною почти наугад в качестве примера полупроводники и люминофоры все еще дороги. А это значит, что предстоит изыскать новые, более дешевые, но не уступающие им по комплексу свойств, материалы.

Скажем, для радиоэлектронной промышленности большой интерес представляет в перспективе синтез молекул, которые сами по себе могут функционировать как индивидуальные проводники, резисторы, емкости и т. д. "

комбинирование которых может привести к созданию "молекулярных" усилителей, тех же ячеек памяти в компьютерах. Такое направление, где понятия "конструкция"

и "функция" как бы сливаются воедино на молекулярном уровне, обещает революцию в области электронных мини-устройств, очень малых цо своим размерам, но обладающих большой мощностью и быстpoдействием.

Прототип их - живые организмы, в которых электропроводность осуществляется с помощью "тщательно подобранных" рядов электропроводящих протеинов внутри клетки. Понимание механизма переноса электронов в протеинах позволит создать органические и неорганические проводники на молекулярном уровне.

В общем, у химии богатейшие возможности, а перспективы самые заманчивые. И с некоторыми из них я непременно познакомлю читателя. А закончить эту небольшую главу, которую прошу рассматривать как приглашение к серьезному разговору, хотелось бы выражением надежды, что он окажется содержательным и интересным.

Из всего - все

Эти слова по праву могли бы стать девизом химии, ибо у превращений и преобразований, происходящих по ее воле, нет ни конца, ни начала. Они вершились всегда и будут твориться вечно...

Но как ни точно, как ни объемно по своей сути это выражение, принадлежит оно, к сожалению, не химику, а писателю. Изумительному знатоку русской природы, заступнику и поэту ее - Леониду Леонову. А если уж быть совсем точным, то профессору Впхрову, главному герою романа "Русский лес", лесоводу по специальности, философу и борцу за нравственность народа - по сути своей. Я и ныне готов подписаться под каждым словом той знаменитой лекции, которую произнес Иван Вихров в тяжелую пору ленинградской блокады перед будущими лесниками. Обратимся к ней и мы с высот сегодняшнего дня, сопоставляя современные заботы экономики с заботами и нуждами тех дней.

Итак, слово профессору Впхрову, стражу и творцу нашего леса... "Все жертвы святы в борьбе за советское дело, и не содрогнутся сердца лесоводов, когда гряда за грядой падает сейчас Белорусское Полесье, образуя зввалы на путях фашистских танков. Не впервой русскому лесу стоять с нами плечом к плечу в труде и ратной сече: в годы разрухи и интервенции он тоже в полную силу поработал для рабоче-крестьянской республики... Отрезаны фронтами уголь и нефть - он тянет по стран?

красноармейские и хлебные эшелоны, везя в столицу героическую осьмушку, он крутит промерзшие станки предприятий, он поддерживает тепло рабочих жилищ. Его убыль такова, что Ленин на Девятом съезде Советов поднимает голос за исключение древесины из топливного баланса, за возвращение лесоводов из армии и отовсюду на их основную работу. Закон того времени ясно говорит о необходимости рубок по приросту и сметам, то есть о лесоводстве на твердых научных основаниях..."

Как скоро беда научила нас рачительности, известно всем. А мне, как руководителю секции порохов, взрывчатых веществ, боеприпасов и сырья для них Научно-технического совета при уполномоченном Государственного Комитета Обороны (им 10 июля 1941 года был назначен С. В. Кафтанов), пожалуй, лучше других. Острая нехватка дефицитных материалов заставила нас не только в срочном порядке их создавать, но искать и находить источники сырья нередко заново, с новых позиций переоценивая имеющиеся ресурсы.

В чем мы тогда только не нуждались! Научились беречь соду (каустическую и кальцинированную), хлор, серную кислоту, карбид и цианамид кальция, фосфор, глицерин, этиленгликоль, этиловый спирт, бутанол, черные и цветные металлы и еще великое множество других химических продуктов. А поиски заменителей привели ученых к "палочке-выручалочке" русского народа - лесу, древесине.

Сейчас в это трудно поверить, но в то время даже корпуса авиабомб вместо традиционно металлических стали делать бетонными и бумажными. Были созданы конструкции бетонных корпусов и организовано их производство на Павшинском заводе бетонных изделий. Но, к сожалению, из-за больших потерь промышленных мощностей цемент также стал весьма дефицитным продуктом. Поэтому под руководством профессора Е. Н. Подклетного разрабатывается поточный метод производства "литых" бумажных корпусов, сырьем для которых служили древесная масса и бумажная макулатура. Метод реализовывался на заводах пищевой промышленности. Небольшие авиабомбы в бумажных оболочках, сбрасываемые на скопления танков врага с малой высоты самолетами-штурмовиками, оказались очень эффективными, а сами штурмовики Ил-2 и Ил-10 неуязвимыми для вражеского огня, так как имели надежную стальную броню. Разработали ее во Всесоюзном институте авиационных материалов С. Т. Кишкин и Н. М. Скляров.

Широкое распространение в промышленности нашел новый метод получения этилового спирта из непищевого сырья путем гидролиза древесных опилок и других отходов лесопиления, предложенный сотрудниками Всесоюзного научно-исследовательского института гидролизной промышленности В. И. Шарковым, К. Д. Мартыненко и С. В. Чепиго.

А уж если возвращаться к лекции профессора Вихрова, то именно лес пришел на помощь блокадному Ленинграду: научные сотрудники Центральной научно-исследовательской лаборатории бродильных процессов Р. В. Гивартовский, Е. А. Плевако, Н. И. Гутгер совместно с группой инженеров-химиков и механиков разработали метод получения белковых дрожжей из непищевого сырья и организовали их промышленное производство. Исходным материалом стали накопившиеся за многие годы отходы древесных опилок деревообрабатывающего завода в Дубровке. Опилки подвергались гидролизу слабым раствором серной кислоты, в гидролизат вводились биогенные вещества - азотные и фосфорные соли (большие запасы серной кислоты, суперфосфата и селитры имелись на Невском химическом заводе) - и выращивались дрожжи, восполнявшие дефицит пищевых белков в осажденном Ленинграде.

Но то - в пору бедствий, испытаний, когда совершенно иным смыслом наполнялись привычные понятия, когда и в малом вдруг открывалось большое и значимое.

А как хозяйничаем мы сегодпя в лесу, как заставляем служить древесину народному хозяйству?

Ведь именно дерево наряду с металлами и полимерами остается для нас одним из самых необходимых материалов. И прежде всего это возобновляемое сырье, необходимое для производства многочисленных веществ и изделий. Дерево - естественный композиционный материал, в котором матрицей является лигнин, а арматурой - целлюлозные волокна.

Мы многое умеем делать из древесины, придавая ей заранее заданные свойства. Современная химия способна превращать дерево в материал гибкий, огнеупорный, текучий, сверхтвердый, нестираемый. Но сколько мы еще теряем, выбрасываем, сжигаем... На одну только ящичную тару тратим ежегодно в пересчете на круглый лес более 30 миллионов кубометров. А почему бы не заменить деревянные ящики картонными коробками, на производство которых идет щепа и отходы? Ведь простой подсчет показывает преимущества такой "подмены", тем более что рсартонная тара может использоваться многократно.

Дерево - уникальное создание природы. Оно дарит человеку жизнь, поставляя ему кислород, и способно в буквальном смысле слова кормить, поить, одевать.

Возьмем, к примеру, хвою. В одном ее килограмме в полтора раза больше витаминов, чем в таком же количестве многолетних трав. Тонны высушенной хвои достаточно, чтобы сбалансировать по содержанию витаминов до шестидесяти тонн комбикормов. Из хвои готовят каротиновую пасту, из опилок и отходов - кормовые дрожжи. Те самые, которые помогли когда-то выдержать ленинградцам блокаду. У нас самая мощная гидролизная промышленность в мире, без которой немыслимо сегодня существование того же промышленного птицеводства.

Но до полной утилизации древесных отходов нам все еще очень далеко. Наши коллеги из ГДР, отличающиеся умением находить резервы и оценивать их возможности, подсчитали, что общее количество скопившихся в стране лесных и промышленных древесных отходов приближается к трем миллионам кубометров. А выход из создавшегося положения они видят прежде всего в возрастающей комплексности использования древесины и в переходе от механической к преимущественно химической ее обработке. Во всем мире наблюдается тенденция к росту абсолютною потребления древесины, считают химики ГДР. Причем, наиболее резкого роста можно ожидать в целлюлозно-бумажной промышленности.

В ближайшее время ожидается интеграция в рамках всей химии полимеров, что вызывает появление совершенно новых областей применения древесины. Пиломатериалы, шпон, древесностружечные и древесноволокнистые плиты, фанера, целлюлоза, бумага, фитонциды и эфирные масла, кормовой белок, этиловый спирт, скипидар - вез это лес. Он могучий, возобновляемый экономический резерв планеты. Но он и неотъемлемая часть ее, без которой наша Земля потеряла бы свою прелесть и неповторимость. Лес - детище родной планеты и верный ее страж; до половины всей биомассы синтезировано лесом.

Он очищает атмосферу от углекислого газа, поставляя ей кислород.

Среди растений есть поистине санитары-чемпионы, поглощающие окислы азота, губительные для здоровья человека. Американская сосна, железное дерево, американский клен, ясень усваивают, например, листьями двуокись азота без всякого ущерба для собственного здоровья. Когда-то, характеризуя один из крупнейших по тем временам сибирских городов, Федор Михайлович Достоевский писал: "Омск гадкий городишко. Деревьев почти нет. Летом зной и ветер с песком, зимой буран. Природы я не видел..."

Мне довелось много раз бывать в Сибири, и смею утверждать: ее города сейчас - это сады, парки, леса.

Придет время, и мы действительно научимся создавать из всего все. По разве от этого мы оскудеем душой настолько, что разглядим в красавице березе одно лишь сырье для перерабатывающей промышленности? Это было бы ужасно...

Лес - неотъемлемая часть русской природы, русского характера. С любовью к нему мы появляемся на свет и уходим из жизни, дабы возродилась она в грядущих поколениях... И честь и хвала химии, утверждающей:

древесину можно и должно перерабатывать так глубоко, чтобы ничто не шло в отходы, тогда и леса рубились бы по плану, и количество материалов, поставляемых лесом народному хозяйству, не убавлялось бы. И хотя волшебства самого различного масштаба и свойства - прямая специальность химии, ее всемогущество в годы войны поражало даже нас, ученых и исследователей.

Я понимаю, конечно, что столь невиданные темпы развития химической науки определялись тогда острой необходимостью в новых веществах и материалах, ненавистью к врагу, которого предстояло победить. Вся страна жила и сражалась во имя Победы, и не было других забот, а мечты заветнее. Сотни миллионов артиллерийских снарядов и мин получила Советская Армия за годы войны...

А ведь их надо было сделать.

Потребность в разнообразных артиллерийских боепряпасах, в бризантных, инициирующих и метательных взрывчатых веществах с первых дней войны была огромна. В чрезвычайно больших количествах взрывчатые вещества требовались для снаряжения авиационных бомб и морских торпед, ручных гранат, противотанковых мин.

Однако в первый год войны и до конца 1942 года обстановка была очень напряженной. Многие заводы западных районов страны эвакуировались на восток. Требовалось время, чтобы смонтировать и сдать в эксплуатацию вывезенное оборудование, и именно в этот период на всех действующих заводах силами ученых и инженеров была проведена большая работа по интенсификации производства аммиака, азотной кислоты, аммиачной селитры, метанола и, конечно, по строительству промышленных установок для производства новых химических веществ. А это все - основа производства удобрений, порохов, взрывчатых веществ, промышленных полимерных материалов.

В этих работах творчески участвовали сотни заводских инженеров и сотрудников эвакуированных научно-исследовательских институтов и вузов. Так, выполненные па Кемеровском азотпо-туковом заводе исследования по интенсификации процесса концентрирования азотной кислоты привели к повышению производительности установок почти втрое. Метод был распространен на все заводы.

А усовершенствование производства синтетического аммиака на Березниковском заводе позволило довести производительность агрегатов до 40 тонн при проектной мощности 25 тонн в сутки.

Академик П. Л. Капица предложил оригинальную установку для получения жидкого кислорода, в которой низкая температура, необходимая для сжижения воздуха и его разделения на азот и кислород, достигалась путем расширения части сжатого до шести атмосфер воздуха в высокоэффективном турбодетандере. Это дало возможность использовать для сжатия воздуха турбокомпрессоры, что открывало перспективы создания установок большой производительности. Весной 1942 года первая такая установка производительностью 200 килограммов в час жидкого кислорода была пущена в эксплуатацию в Институте физических проблем Академии наук СССР.

А как был тогда нужен кислород! Поистине как... кислород. Он использовался в дыхательных масках военных летчиков при полетах на большой высоте. Созданная затем в рекордно короткий срок промышленная установка для производства жидкого кислорода обеспечила работы по резке и сварке металла при ремонте танков и другого военного оборудования.

В 1942 году было расширено или организовано заново производство ряда взрывчатых веществ, таких, как гексоген, тринитроксилол, ТЭН (тетранитропентаэритрит)т этиленгликольдинитрат, диэтиленглжкольдинитрат, тетрил, нитрогуанидин, и других необходимых для снаряжения артиллерийских осколочных и бронебойных снарядов, мин, авиабомб, детонаторов и других боеприпасов. Во многих случаях это потребовало предварительного проведения исследований по уточнению свойств данных веществ, условий их синтеза, технологических параметров, причем сроки проведения таких исследований измерялись обычно неделями и редко месяцами.

Одной из блестящих работ, выполненных советскими учеными и инженерами в начале войны, стало создание кумулятивного снаряда. Дело в том, что для борьбы с вражескими танками в то время наряду с минами и зажигательными смесями применялись и бронебойные снаряды из очень твердой стали, а также подкалиберные снаряды с сердечником из вольфрама и его сплавов. Но изучался и эффект кумуляции (концентрации) энергии взрыва. Испытания первых образцов кумулятивных силрядов на одном из подмосковных полигонов превзошли все ожидания. Кумулятивные снаряды, гранаты и мины стали новым средством борьбы с, казалось бы, неуязвимыми немецкими "тиграми" и "пантерами". Снаряды пробивали лобовую броню толщиной, равной калибру снаряда и даже более мощную, а кумулятивные мипы - броню толщиной до 200 миллиметров. Впервые массовое применение кумулятивных снарядов произошло в танковых сражениях на Курской дуге.

И опять на повестке дня остро встает вопрос о сырье, прежде всего толуоле - для производства главного бризантного взрывчатого вещества тротила. Основной источник толуола - каменноугольная смола, образующаяся при производстве металлургического кокса. Но большинство коксохимических заводов оказалось на территории, временно оккупированной врагом (Приднепровье и Донбасс), а коксохимические заводы Урала и Сибири не могли удовлетворить потребности промышленности в толуоле и других ароматических производных.

Однако и эти серьезнейшие задачи удалось решить.

Были построены новые батареи коксовых печей - в Кузнецке, Кемерове, Магнитогорске, Нижнем Тагиле, Губахе.

На большинстве заводов применили предложенный учеными метод повышения выхода толуола путем впрыскивания в коксовые печи керосина, разработали и реализовали методы извлечения толуоло-бензиновой и ксплолбензиновой фракций путем четкой ректификации сырых яефтей, получения толуола, бензола и других ароматических веществ пиролизом керосиновой фракции.

Ученые-химики И. Д. Зелинский и Н. П. Шушид провели исследования, позволившие получить из нефтяных фракций на платиновых катализаторах ароматические углеводороды для производства взрывчатых веществ, а группа научных сотрудников Центрального института авиационных топлив и масел во главе с Б. Л. Молдавским для той же цели создала метод каталитического производства циклических углеводородов. П. Г. Сергеев, Р. Ю. Удрис, А. Т. Меняйло и их сотрудники решили очень сложную и важную задачу получения фенола и.* бензола и пропилена.

Исследования окисления изопропилбензола позволили создать изящную и технологически совершенную схему получения гидроперекиси изопропилбензола, разложение которой давало фенол, необходимый для изготовления бризантных взрывчатых веществ, и ацетон - ценнейший, а главное, дешевый растворитель.

Исследования, проведенные в военные годы и в области нефтехимии, усовершенствования процессов переработки нефти и увеличения выработки авиационного бензина и других видов моторного топлива, а также смазочных масел увеличили ресурсы жидких горючих для авиации и автотранспорта.

Конечно, перечень этих работ можно было бы продолжать и продолжать... По роду своей деятельности в годы войны мне приходилось встречаться с выдающимися учеными: А. Н. Бахом, О. Ю. Шмидтом, А. Н. Крыловым, А. Ф. Иоффе, И. В. Курчатовым, С. И. Вавиловым, И. П. Бардиным, А. Е. Ферсманом; военачальниками:

маршалом Б. М. Шапошниковым, адмиралом Л. П. Галлером, Главным маршалом артиллерии Н. Н. Вороновым, руководителями промышленности народными комиссарами В. А. Малышевым, Б. Л. Ванниковым, И. Т. Тевосяном, А. П. Завенягиным, М. Г. Первухиным и другими.

Приходилось бывать на многих химических предприятиях, в вузах и научно-исследовательских институтах, в воинских частях. Впечатления того времени и до сей поры вызывают чувство почтительного преклонения перед мужеством, беззаветной преданностью социалистической Родине, моральной стойкостью и волей к победе советских людей.

Самый, самый, самый...

В каких же материалах сегодня больше всего нуждается промышленность?

В разных, обладающих столь широкой палитрой свойств и достоинств, что их невозможно перечислить.

И все же "королями" по-прежнему остаются металлы.

Именно они в совокупности с многообразными сплавами определяют и сегодняшнее состояние практически всех отраслей народного хозяйства и перспективу их развития.

Сталь и чугун, как и в начале века, лидируют в обширном семействе материалов. А без так называемых цветных и редких металлов немыслим вообще никакой прогресс в материаловедении и технике. Потому что только с их помощью чаще всего обеспечиваются уникальные достоинства сплавов. А все рудные залежи, уже эксплуатируемые или еще ожидающие своего часа - это их сырьевая база.

Взять, к примеру, всемирно известное предприятие - Норильский горно-металлургический комбинат имени А. П. Завенягина. Его история и развитие определены месторождениями руд, содержащих медь, никель, кобальт.

Присутствие этих металлов даже в минимальных количествах гарантирует как раз те самые новые качества, которые желательны сегодня во многих материалах. Никель и кобальт, к примеру, обладают удивительнейшим свойством придавать железу и стали сверхпрочность.

Именно на этой основе (наряду с карбидом вольфрама)

советскими учеными был создан в свое время сверхтвердый сплав "победит", внесший поистине революционные, преобразования в отечественную металлообрабатывающую индустрию.

Но это далеко не все достоинства удивительного металла, потому что кобальт еще и ферромагнитный металл, причем - "самый-пресамый" ферромагнетик, поскольку его точка Кюри (так называется температурный предел, при котором ферромагнетик утрачивает магнитные свойства) очень высокая 4-1130 градусов Цельсия. Необходимо сказать, что именно этим его качеством и не преминула воспользоваться в первую очередь военная промышленность. Впервые на службу "богу" войны кобальт был "мобилизован" Англией. В годы интервенции на севере Страны Советов эта капиталистическая держава использовала против нашего Северного флота магнитные мины. Изготавливались они из кобальтовых сплавов, позже к ним обратились и фашисты. Геббельс утверждал, что немецкие мины "превосходят нервную систему многих высших существ, созданных творцом". Если это так, то с кем или с чем сравнить советских ученых, очень скоро создавших систему противоминной защиты кораблей. Решающую роль в этом сыграли в первые месяцы войны И. В. Курчатов и А. П. Александров.

Но значительно важнее мирные профессии кобальта.

А они - самые разные. Так, жаропрочные свойства металла открыли ему дорогу в авиацию и космонавтику, в турбостроение. Он используется также и в гальванотехнике. А это трудная и почетная работа, поскольку металл (или сплав), из которого делают аноды, не должен ни растворяться в самых крепких кислотах, ни вступать во взаимодействие с содержимыми гальванической ванны.

И все же - это традиционные профессии кобальта.

Но существуют еще радиоактивные его изотопы. По мощности излучения они превосходят радий, особенно широко применяется в технике один из них кобальт-60. Контрольные приборы, созданные на его основе, сравнительно легко и дешево обнаруживают внутренние дефекты массивных конструкций, сварных швов и самых ответственных узлов громоздких механизмов. Кобальтовое излучение помогает, например, быстро и точно определить толщину слоя металла, что немаловажно при обследовании, например, тех же паровых котлов, находящихся постоянно под высоким давлением.

Лучами радиоактивного кобальта обрабатываются даже алмазы, в результате они приобретают нежный голубоватый оттенок. Радиоактивный кобальт широко используется в сельском хозяйстве и медицине. Знаменитой кобальтовой пушкой "обстреливают" раковую опухоль, и она прекращает свой губительный для человека рост.

Так что кобальт прежде всего материал "в рабочей спецовке", и сфера его применения ширится день ото дня, из года в год.

У второго "кита" норильской металлургии - никеля - еще более солидный послужной список. Никелевая"

сталь, например, гарантирует отличные прочностные качества. Именно из такой стали сделаны современные хирургические инструменты и "вечные", практически не знающие износа детали, используемые в химической промышленности.

Семейство никелевых сплавов постоянно растет, каждый раз открывая индустрии новые, невиданные прежде возможности. Где только не трудятся никелевые сплавы! В судостроении и химическом машиностроении, в электроприборах и часах, турбинах и радиотехнике.

А некоторые никелевые сплавы вообще уникальны.

Так, они способны "помнить" свое прошлое. Например, спираль, сделанную из сплава никеля с титаном, нагревают до 150 градусов, а затем охлаждают, подвесив к ней груз, и она, естественно, вытягивается. Но стоит такую проволоку нагреть до 95 градусов, как она вновь становится... спиралью.

Применение удивительного сплава практически не ограничено. Особенно незаменим он при сборке в открытом космосе готовых конструкций и антенн. Собственно, как это убедительно показали американские исследователи, такую антенну и собирать не надо. До определенной поры, туго свернутая, она спокойно лежит в космическом аппарате, занимая ничтожно малое место. Но в космосе, нагретая солнечными лучами, тотчас "вспоминает" заданную ей конструкторами форму и вновь ее обретает.

А медь? Казалось бы, ее-то к новым материалам уж никак не причислить. Какая может быть новизна, если бронза, основным компонентом которой является медь, дала название целой эпохе. Чего только люди в разные времена не производили из меди. Топоры и оружие, колокола и самовары... Но медная проволока и медные детали и поныне неизменные компоненты современных приборов и станков.

Электропроводимость меди удивительная. Говорят, что меди доступно все: она и летает, и стреляет, и ток передает. Именно медь определяет многие достоинства огнестрельного оружия. Судить об этом можно хотя бы по такому факту, теперь уже ставшему историческим. В конце второй мировой войны, когда фашистская Германия уже терпела неудачи, США неожиданно получают от швейцарских часовщиков крупный заказ (оказалось - для Германии) на бериллиевую бронзу, в состав которой входит медь. Казалось бы, чего же тут особенного?

Но дело в том, что бериллиевая бронза применяется не только в часах. Ее замечательные качества открывают зеленую улицу и в авиацию (в современных самолетах свыше тысячи деталей изготавливаются из этих сплавов), пружины из нее применяются в самых разных устройствах. Разумеется, "швейцарская" хитрость немцев была разгадана. Но бизнес есть бизнес, и в немецких пулеметах, стрелявших в те годы в американцев, бериллиевая бронза все-таки появилась!

Наше время предъявляет к меди свои требования. Медный прокат и медные трубы, медные заклепки и проволока, такая тонкая, что ее и глазом не различить - вот в чем остро нуждается развивающаяся промышленность.

Так что медь - материал сегодняшнего дня и материал будущего.

Все сказанное в одинаковой степени относится и к другим металлам. В том числе и к меди, своими старыми достоинствами создающей новые качества новейших материалов. Но уж коли эту главу книги я решил посвятить металлам - одним из самых старых и самым новейшим материалам, то позволю остановиться еще на некоторых из них. Прежде всего о титане. На долю этого металла немало выпало превратностей.

Титан несколько раз открывали: ему приходилось менять "имя" и. наконец, его достоинства долго и обидно принижались. Титанами, как известно, называли сыновей богини Земли Геи, сильных и выносливых юношей. Так что зваться титаном - значит быть ПОЧТРТ сверхпрочным.

А вот этим качеством как раз металл, открытый сначала английским любителем - минералогом Вильямом Грегором (назвавшего свое открытие "меннакипом") и вторично немецким химиком Мартином Клопротом (давшим своему "крестнику" звучное имя "титан") как раз и не отличался. Правда, сам титан, как оказалось, в том был неповинен: оба его первооткрывателя получили лишь белый кристаллический порошок двуокиси титана; чистого металла ни тому, ни другому выделить не удалось. Ошибся и английский ученый Волластон (XIX в.), принявший за чистый титан его соединение с золотом и углеродом.

Честь получения чистого без всяких примесей титана принадлежит (1875 г.) русскому ученому Д. К. Кириллову. "Исследования над титаном" - так была названа его брошюра, в которой рассказывалось о результатах проделанной работы. Так что получивший в 1919 году сравнительно чистый титан американский химик Хантер - отнюдь не первооткрыватель этого металла.

Но почему химики многих стран столь упорно работали над получением металла без дополнительных примесей? Чем последние им так не угодили? Дело в том.

что пменно примеси делают титан хрупким, неподдающимся механической обработке. И до того, как доброе имя чистого титана было восстановлено, ему приходилось выполнять работу второстепенную, не соотве!ствующую истинным его возможностям. Из него приготовляли белила, с помощью двуокиси титана окрашивали ткани я кожи, использовали в производстве фарфора, стекла, искусственных бриллиантов.

Совершенно иную жизнь даровали в 1925 году титану голландские ученые Ван Аркель и де Бур, освободившие металлы от примесей. Теперь его можно было ковать, прокатывать из него проволоку, фольгу, листы.

Что же сегодня нам известно о титане?

Он прочнее стали многих марок, но гораздо легче (почти вдвое) железа. Титан в 12 раз превосходит по твердости алюминий и в 4 раза медь и железо.

Есть у титана и другие достоинства: он обладает высокой коррозийной стойкостью, ему не страшна никакая химическая среда: ни серная, ни азотная кислоты, ни пары хлора. Титан способен облагораживать, придавать заданные свойства самым различным сплавам и маркам стали. Он обладает большим электросопротивлением и совершенно немагнитен.

Популярен титан и в медицине. Во-первых, потому что абсолютно инертен и не может нанести вреда гомеостазу (внутренней среде) организма. А, во-вторых, на хирургический инструмент, изготовленный из титана, всегда можно положиться: он надежен, остер и минимально травматичен.

Так почему же при всех его достоинствах титан не столь широко применяется в различных отраслях народного хозяйства, как того бы хотелось? Может быть, это редкий металл? Ничего подобного. Его запасы в недрах многократно превышают содержание в них меди, хрома, ртути, вольфрама, серебра, золота, цинка, свинца, висмута, никеля, сурьмы, олова, молибдена и платиновых элементов, вместе взятых. Все дело пока что в дороговизне производства чистого титана. Экономический способ получения металла - дело химии.

"Новые" достоинства открыло материаловедение и в семействе драгоценных металлов. В золоте, например, техника наших дней больше всего ценит его удивительную химическую стойкость. Ни кислоты, ни щелочи ему не страшны. Оно растворяется только в смеси азотной и соляной кислот, так называемой "царской водке". Как известно, именно в ней растворил свою нобелевскую медаль Нильс Бор, покидая Копенгаген во время второй мировой войны. После освобождения Дании от фашистов ученый выделил золото из раствора, колба с которым была им спрятана, и из него вновь отлили нобелевскую медаль. Сегодня в производствах, где требуется особая стойкость к воздействию химических веществ, и применяется золото. Из сплава золота и платины делаются детали оборудования, с помощью которого получают синтетические волокна, сверхстойкие к любым химическим средам. Технически чистое золото используется в вакуумной технике, при производстве транзисторов. Золото служит нуждам ядерной физики - из него изготавливают кольца и шайбы для наиболее ответственных узлов ускорителей заряженных частиц, золото широко используется уже сегодня в космическом материаловедении - золотое покрытие обеспечивает надежное терморегулирование. Все большее применение находит благородный металл в океанологии.

И все же серебро, известный конкурент золота, сегодня, пожалуй, отняло у него пальму первенства. Ибо современная электронная, космическая, авиационная и прочая техника не может обходиться без серебра - идеального проводника электричества.

Но истинную метаморфозу пережил в наши дни алюминий, о котором еще в начале столетия самые авторитетные европейские газеты с иронией писали: "Что же можно ожидать от металла, который разрушается слабыми кислотами и щелочами, в то время как едва ли существует жидкость, не содержащая несколько кислоты или щелочи и поэтому легко разрушающая прекрасную поверхность алюминия или уничтожающая его массу..."

Где только сегодня не используют алюминий! Для строительства кораблей и подводных лодок, в электротехнике (обмотка моторов, конденсаторы, цоколи ламп и т. д.), транспортном строительстве, при создании космических кораблей и аппаратуры, в пищевой промышленности (алюминий не разрушает витаминов, содержащихся в продуктах). Он легок, коррозионно стоек.

Именно алюминий первым вошел в семейство композиционных материалов, порожденных научно-технической революцией. Но самые широкие возможности этот удивительный металл дарит, вероятно, все-таки авиации, космонавтике и строительству. Последнему потому, что открывает возможность облегчить строительную конструкцию, не увеличив при этом стоимость возводимого здания. Кремлевский Дворец съездов - одно из первых общественных зданий, построенных из этого чудо-металла.

К тому же здания, возведенные из алюминия, полностью отвечают современным требованиям. Таков, например, Дворец спорта "Крылья Советов", возвышающийся на западе столицы. Его главная арена может служить 12 различным видам спорта. Конечно, при строительстве дворца использовались самые современные материалы. И сталь, и стекло, и пластики, но основным был все же алюминий. Кроме навесных стеновых панелей, впервые в мировой практике здесь применены алюминиевые перекрытия. Они в десять раз легче стальных и потому могут монтироваться с помощью обычного автомобильного крана. Строительство в какой-то мере экспериментальное, но уже сейчас несомненное преимущество алюминия перед всеми иными - налицо.

А как нужны облегченные конструкции в отдаленных районах, в условиях бездорожья и гористой местности!

Впрочем, алюминий очень податлив и к обработке. Он легко режется, штампуется. Но главное его достоинство в том, что запасы минералов, содержащих алюминий, в земной коре очень велики.

Способы получения этого металла постоянно совершенствуются. Появляются новые приемы его экономии, вторичного использования. Металл вполне такого отношения достоин. А наука ищет кардинально новые пути увеличения алюминиевых ресурсов. Это прежде всего использование нефелиновых отходов, образующихся при производстве апатитового концентрата - сырья для производства фосфорных минеральных удобрений.

Нефелин (алюмосиликат натрия и калия) - один из распространеннейших алюминийсодержащих минералов.

Одно из самых богатых апатито-нефелиновых месторождений пашей страны открыто на Кольском полуострове еще в 20-х годах академиком А. Е. Ферсманом. Ныне общая добыча сырой руды этого месторождения составляет около 50 миллионов тонн в год. Из нее извлекается апатитовый концентрат, а остальная масса, так называемые "хвосты", идет в отвалы "хвостохранилище". В них лежит бесполезным грузом более 500 миллионов тонн ценнейшего сырья, на две трети состоящего из нефелина и на одну треть - из примесей других минералов, представляющих для народного хозяйства самостоятельную ценность. В том числе сфен и титаномагнетит - содержащие двуокись титана. Белила, сделанные на ее основе, белизной превосходят цинковые.

Нефелин сравнительно легко отделяется от примесей обычными, широко известными методами обогащения.

А метод переработки нефелина путем спекания его с известняком уже давно разработан советскими учеными и инженерами. При этом кремнезем связывается в нерастворимый двухкальциевый силикат, а глинозем образует хорошо растворимые в воде алюминаты натрия и калия.

После выщелачивания, отделения шлама и очистки от остатков кремнезема алюминиевые растворы обрабатываются углекислым газом. В результате из них образуются легкорастворимые карбонаты натрия и калия, а гидроокись алюминия выпадает в осадок, который путем кальцинации (прокаливания) превращает в товарный глинозем - главное алюминиевое сырье.

Процесс, как очевидно и неспециалисту, прост и относительно недорог. При этом все, как говорится, идет в дело, ничего не пропадает. Судите сами: спек силиката кальция перерабатывается на портландцемент, который просто необходим строительной индустрии;* содопоташные растворы, освобожденные от гидроокиси алюминия, выпаривают, разделяют и получают товарную соду и поташ.

На каждую тонну глинозема, произведенного этим способом, получается еще и 0,8 тонны кальцинированной соды, 0,35 тонны поташа, 7-8 тонн портландцемента, несколько десятков граммов галлия. Последний необходим для производства арсенида галлия - ценного материала электронной техники. Его применение открывает возможности значительного повышения быстродействия ЭВМ.

В свое время группе ученых и инженеров (во главе с бывшим директором Волховского алюминиевого завода И. Л. Талмудом) за разработку метода комплексного использования нефелиновых отходов и его реализацию была присуждена Ленинская премия. Да и практика показала высокую экономическую эффективность переработки нефелинового концентрата на глинозем, кальцинированную соду, поташ и цемент. Себестоимость глинозема, полученного таким образом, более чем на 60 процентов ниже среднеотраслевой, соды - на 40, цемента - на 9. Казалось бы, все ясно внедряй в производство и как можно быстрее, тем более что решения о строительстве необходимых установок при существующих цементных заводах были приняты своевременно.

Однако с места дело так и не сдвинулось. Отвалы нефелиновых "хвостов" продолжают расти, пылят, наносят серьезный ущерб окружающей среде. Вот уж поистине - богатства пускаются по ветру в буквальном смысле слова. Между тем, если вовлечь в переработку отходы нефелина Кольского производственного объединения "Апатит", мы могли бы значительно увеличить производство алюминия, ставшего ныне одним из важнейших конструкционных материалов. Его применение могло бы значительно расшириться, обеспечив, в частности, строительство легких и простых в изготовлении хранилищ зерна и других сельскохозяйственных продуктов. А они необходимы для реализации Продовольственной программы.

Решение "нефелиновой" проблемы позволило бы решить и еще одну проблему - содовую. Потому что для производства глинозема используется много низкокачественных бокситов, при переработке которых нужна кальцинированная сода, значительное количество которой импортируется. Использование нефелина для произвол,-, ства глинозема дает возможность улучшить баланс и этого важнейшего продукта.

Большое значение имеет и получаемый при этом поташ - дефицитнейшее калийное удобрение, без которого не получишь хорошего урожая того же картофеля. Практикуемый же сейчас в картофелеводстве хлористый калий (из-за отсутствия поташа) отрицательно сказывается на способности клубней к хранению.

Что же мешает сегодня решить проблему рационального использования нефелина в полном объеме? Ведомственная разобщенность трех министерств: цветной металлургии, строительных материалов и химической промышленности.

Впрочем, справедливости ради надо сказать, что Министерство химической промышленности свою часть проблемы (создание мощностей по получению обогащенного нефелинового концентрата из "хвостов") выполнило, однако из-за отсутствия спроса на концентрат вынуждено было использовать эти мощности не по прямому назначению. А ведь экономические расчеты показывают, что от задержки широкого внедрения уже апробированного промышленностью метода переработки нефелинового сырья народное хозяйство несет колоссальные убытки. И таких примеров нерадивого отношения к минеральному сырью - основе производства металлов - можно привести очень много. А они так нужны народному хозяйств*!

"Послужной список" необходимейших материалов земной цивилизации можно продолжать бесконечно. Причем, рядом с их достоинствами нередко соседствуют недостатки, и, как правило, серьезные. Взять, к примеру, тот же свинец. Свинцовый град, свинцовый ливень... Эти выражения всегда ассоциировались в нашем представлении с войной. Из свинца и сегодня льют пули. Что поделаешь?

Пока пуля еще весомый "аргумент" в современном мире, отказываться от нее рано.

Но свинец работает не только на военные нужды, и лишь алюминию, меди и цинку уступает он по объемам производства. Особенно много используется этого металла в автомобилестроении: около трети всей мировой добычи свинца идет на изготовление электроаккумуляторов.

Не обходится без него и самолетостроение, его используют химическая и электротехническая промышленность.

А поскольку свинец применяется и в топливной индустрии (тетраэтилсвинец - в качестве добавки к бензину), то его ядовитые пары выбрасываются вместе с выхлопными газами в атмосферу. Например, по подсчетам Калифорнийского технологического института, каждый год над норями и океанами нашей планеты выпадает около 50 тысяч тонн свинца, и половина его - свинцовая добавка к бензину. Отказаться бы от нее раз и навсегда!

Но ведь именно она делает работу автомобильного двигателя наиболее экономичной. Где же выход?

Искать и создавать новые материалы, способные заменить не всегда безвредный металл в самых разных производствах. Или использовать, ослабляя отрицательные его свойства.

Следующий пример - ртуть. Она применяется в качестве катода для электролизеров при производстве едкой щелочи. Ртутные вентили, используемые в выпрямителях переменного тока, отличаются особой надежностью в работе и долговечностью. Не забыты и печально знаменитые амальгамы - тончайшие золотые пленки, получаемые после того, как ртуть, в которой растворяют золото, испаряется. Но почему же печально?

Потому что пары ртути чрезвычайно ядовиты. Сегодня амальгамы используются в тех случаях, когда кеобходимо защитить тончайшей золотой пленкой металл, который она покрывает, от воздействия коррозии, бактерий, агрессивной среды.

Говоря о губительном воздействии ртути на человеческий (равно и на любой другой) организм, обычно приводят в качестве примера трагедию рабочих, наносивших позолоту на купол знаменитого Исаакиевского собора в Петербурге. Дело это было под стать богатырям. Предстояло покрыть медными листами, на которые методом амальгамирования нанесли более ста килограммов растворенного в ртути червонного золота. В итоге 60 рабочих погибло от отравления. Вот почему слово "амальгама" и ассоциируется до сих пор с человеческой трагедией.

Но потребность в ртути от этого нисколько не снижается. Многие физические измерительные приборы (в том числе и медицинские термометры) без ртути обойтись пока что не могут. Но гораздо шире ее используют при создании так называемых ртутных ламп, все настойчивее претендующих на звание основных приборов для освещения улиц. Такой опыт уже известен в стране.

А завершить этот необычный экскурс в историю открытий и использования металлов мне бы хотелось работой, к которой я имею сегодня непосредственное отношение.

Началась же она давным-давно. 140 лет назад профессор Казанского университета К. К. Клаус заинтересовался отходами платинового производства петербургского Монетного двора. Тогда платину выплавлять не умели, и монеты для широкого обращения изготавливали прессованием разогретого порошка. Как известно, именно этот метод лежит сейчас в основе перспективного направления переработки металлов - порошковой металлургии. Но в то время об этом еще не думали. Как и о том, что отходы этого производства послужат для еще одного важного открытия.

Исследуя отходы, К. К. Клаус обнаружил новый, неизвестный ранее элемент, который в честь России назвал рутением (от латинского названия нашей страны). Открытие было не из легких, поскольку все платиноиды (рутений, родий, палладий, осмий, иридий, платина) очень близки по своим химическим и физическим свойствам, а потому работу К. К. Клауса вполне можно назвать научным подвигом, в котором ярко проявились выдающиеся знания, опыт, мастерство и интуиция ученого. Он подробно исследовал свойства рутения и сопутствующих ему родия, иридия, палладия.

Весть об открытии нового металла была встречена зарубежными учеными с некоторым недоверием. Но после повторных опытов крупнейший в то время химик Я. Берцелиус написал К. Клаусу: "Ваше имя будет неизгладимо начертано в истории химии".

Долгое время рутений и другие платиновые металлы не находили промышленного применения. После Великого Октября в 1918 году был создан Институт по изучению платины и других благородных металлов. Под руководством его первого директора выдающегося химика профессора Л. А. Чугаева были разработаны первые технологические процессы отечественного аффинажа (разделения) всех платиновых металлов. Уже в 20-х годах страна стала создавать свою платиновую промышленность.

Сейчас платиновые металлы добывают при переработке полиметаллических руд. Содержание в них платины и палладия исчисляется граммами на тонну, а других платиноидов - миллиграммами. Даже в крупномасштабном производстве балапс этих металлов ведется с точностью до граммов. Сегодня платиновые металлы не только активы национальных банков, но и важнейший технический материал. В ряде случаев они не могут быть заменены ничем другим.

Давно известна уникальная способность платиновых металлов резко ускорять химические реакции, лежащие в основе современного многотоннажного производства многих продуктов. Окислением аммиака на сплавах платины и родия получают азотную кислоту, необходимую для производства удобрений и многих других важных продуктов. Платина входит в состав катализаторов, используемых для получения высокооктановых бензинов, а также полупродуктов для производства красителей, фармацевтических препаратов, порохов, взрывчатых веществ, органического стекла и других полимерных материалов.

В последнее десятилетие резко возросло применение палладия в качестве катализатора.

Высокая коррозионная стойкость и тугоплавкость платиновых металлов и сплавов сделала их незаменимыми в различных реакторах для получения особо чистых веществ и материалов для радио- и электронной техники, изготовления фильер, в производстве стеклянного волокна и т. п. Нашел свое применение здесь и рутений, особенно при работе в агрессивных средах при повышенных температурах.

Использование палладия в качестве контактов в технике слабых токов (радио, телефон, телеграф) исключает образование помех. В технике сильных токов контакты из сплавов платиновых металлов обладают исключительно высокой надежностью. Словом, развитие научно-технического прогресса заставило столь широко использовать в технике платиновые металлы, что для традиционного ювелирного дела, например, остается их очень незначительная часть.

Но и на этом поприще уникальные возможности рутения раскрыты не в полной мере. Еще сказывается сложность его выделения из природного сырья, а также отделения от других платиновых металлов. Вот почему в нашей стране исследование соединений, образуемых рутением, всегда привлекало внимание специалистов.

В Институте общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова (ИОНХ) АН СССР - одном из важнейших центров исследований по координационной химии в нашей стране, руководить которым я имею честь, - изучение свойств платиновых металлов, в том числе и рутения, проводится широким фронтом. Это вполне естественно, ибо ИОНХ - восприемник тематики и научных идей Института по изучению платины и других благородных металлов. Работы научных сотрудников института в области координационной химии платиновых металлов отмечены крупными достижениями. Но сейчас хотелось бы остановиться на исследовании окисных соединений рутения.

До середины 60-х годов соединения благородных металлов с кислородом были изучены слабо. Однако открытие в 1962 году немецким ученым X. Шефером и его сотрудниками металлического характера электропроводности у двуокиси рутения стимулировало интерес химиков к такого рода материалам, расширило возможности их практического использования.

Выяснилось, что окисные соединения рутения, родия, иридия, осмия и других платиновых металлов обладают уникальным сочетанием физических и химических свойств; инертностью по отношению к окислительным и восстановительным реагентам, термоустойчивостью, износостойкостью, широким диапазоном электрической проводимости в зависимости от своего состава. Эти удивительные качества позволили создать титановые электроды (аноды) с поверхностно инертным покрытием из окислов рутения. Они экономически более выгодны при производстве хлора и каустической соды электролизом, чем угольные.

В ИОНХ была открыта закономерность изменения электропроводности двойных окислов платиновых и неблагородных щелочных металлов и установлена ее связь с электронной конфигурацией иона соответствующего платинового металла. Стало ясно, что значение удельного электрического сопротивления таких двойных окислов может меняться в очень широких пределах - на 7-8 порядков. А это дает возможность выбора материала с нужными электрическими свойствами. Производство наиболее прогрессивных в электронной промышленности печатных микросхем не обходится без толстопленочных резисторов и проводящих паст, одним из важнейших компонентов которых стали окисные соединения рутения и других благородных металлов.

Рутений начинает активно работать в народном хозяйстве. Металл, открытый в нашей стране и названный о честь России, широко исследуется советскими химиками.

Дальнейшее изучение свойств платиноидов еще более расширит области применения этих ценнейших металлов.

В общем, потребности в этом и других металлах не снижаются, а возрастают. И все же... говоря о металлах как необходимейших материалах наших дней, перечисляя их многочисленные достоинства, проявляющиеся в разных областях науки и народного хозяйства, я пока лишь походя упомянул самое-самое, как говорится, их новое качество. Они все чаще становятся основой композиционных материалов, создание которых обязано актуальнейшим потребностям техники и науки. Им металлы и передают своп достоинства, свои качества, характеризуя которые люди испокон веков употребляли определение - "самый".

Мы вас ждем...

"...Что ни шаг. то встреча с полимерами. Выбежал в магазин за хлебом в руках полиэтиленовый пар;ет, сунул соску малышу - резина и пластмасса. А чем записать урок, лекцию, сделать домашнее задание? Конечно, пластмассовой шариковой ручкой. И если внимательно послютришь вокруг или хотя бы изучишь содержимое своего портфеля и сам портфель, то убедишься: без полимерных материалов сегодня - никуда. Или, может быть, недостаточно доказательств?

Сегодня многие хотят похудеть. И не только люди.

Избавляются от лишнего веса самолеты и автомашины, станки и приборы, радио- и телеприемники и пр.

И здесь основательно помогают полимеры. Загляните в автомобиль: отделка салона - полиуретаны, штурвал - этролы на основе ацетобутирата целлюлозы, лобовое стекло - безосколочный триплекс (многослойное силикатное стекло с промежуточным слоем из поливинилбутираля).

Не за горами и полностью полимерный автомобиль с керамическим двигателем, одним из создателей которого может быть кто-нибудь из нынешних юных химиков.

С самолетами сложнее - здесь к полимерным материалам требования жестче из-за большего перепада температур, больших механических нагрузок. Тем не менее нашлись полимерные материалы и для самолетостроения.

Например, полиимиды, сохраняющие свои физико-химические свойства в интервале от - 270 до + 300 градусов Цельсия. Полиимидные пенопласты отличная высокотемпературная звукоизоляции в реактивных двигателях.

Создана и электропроводящая пластмасса на основе полиацетилена и полиамида. В недалеком будущем познакомимся с ней поближе, когда на смену батареям центрального отопления придут тонкие ворсистые ковры-пластики, которые можно будет положить на пол или повесить на стену.

А как вы посмотрите на яблоко размером с голову человека и на виноград величиной со сливу? С удивлением и недоверием. Удивляться здесь надо искусству ученых и инженеров-полимерщиков, создавших биологически активные полимеры - стимуляторы роста.

Еще один пример - полимерные мембраны. Если в диффузорный газоразделительный аппарат установить селективную полимерную мембрану, то можно выделить из природного газа, содержащего 0,45 процента гелия, газовую смесь, состоящую из гелия на 70 процентов.

Обо всем и не расскажешь, хотя интересного очень много: искусственное сердце и почка, кровезаменители, сосуды и контактные линзы, съедобная упаковка, элементеорганические полимеры, содержащие кремний, фосфор, алюминий, титан и потому обладающие уникальными свойствами, современные процессы нанесения лакокрасочных покрытий на полимерной основе, где используют бомбардировку ускоренными электронами, лазерное и ионизирующее излучение, электроосаждение, электростатическое поле и тлеющий разряд.

Но главное - заменить дефицитное природное сырье полимерными материалами. Уже сейчас созданы материалы, заменяющие металлы и даже превосходящие их по некоторым свойствам. А синтетические ткани из полиэфирных и других полимерных волокон? Причем каждое новое волокно по своим свойствам все ближе к своим природным аналогам - дефицитным шерсти, хлопку и шелку и даже нередко превосходит их. Так что "за полимерами будущее" сказано не ради красного словца.

Впереди непочатый край работы для конструкторов, инженеров, ученых и руководителей производств - выпускников полимерного факультета МХТИ имени Д. И. Менделеева. Если хотите работать на переднем крае науки и техники в неисчерпаемом и увлекательном мире полимерных материалов, приходите к нам учиться.

Мы вас ждем".

Эта небольшая корреспонденция декана полимерного факультета МХТИ доктора химических наук Г. М. Цейтлина, опубликованная в одном из номеров журнала "Химия и жизнь", обратила на себя мое внимание сразу по нескольким причинам. Во-первых, появилась она в разделе "химические профессии". А знакомство молодежи с делом, которое может оказаться единственным на всю жизнь, чрезвычайно важно и ответственно. Не знаю, как другие публикации этой рубрики, но та, что мне попалась на глаза, написана и по-деловому, и достаточно занимательно. Одним словом, так, как может и должен писать об этом человек, по-настоящему любящий свое дело. А, во-вторых, как ни парадоксально, но именно последняя и достаточно стереотипная концовочная фраза "мы ждем вас", заставила отнестись к ней внимательно.

Суть в том, что это достаточно примелькавшееся выражение для химической науки давно трансформировалось в некий рефрен, сопровождающий ее на всем пути становления и развития. Насколько помню, мы всегда ждали специалистов на химических предприятиях и нам всегда их недоставало. "Мода" в других отраслях народного хозяйства то окружала ореолом славы специальности, особенно необходимые на данном этапе развития экономики, то довольно резко "сдергивала" их с пьедестала почета. Химикам подобных взлетов и падений, к счастью, пережить не довелось. Потому что спрос на них всегда, во все времена был достаточно высок.

А ведь в советской химии представлены все направления современной химической науки.

Разумеется, их становление происходило не параллельно, не одновременно, а по тем законам, которые определялись тенденцией развития науки вообще. Так, в последнее столетие для химии во всем мире характерен широкий размах работ по синтезу органических соединений, именно в этой области достигнуты выдающиеся успехи, превратившие органическую химию в основу изучения жизненных процессов и познания тайн жизни.

Неорганическая же химия развивалась в тот же период более медленно, главным образом, как научная основа традиционных отраслей промышленности: минеральных кислот, щелочей и солей, черной и цветной металлургии, вяжущих материалов, керамики и стекла.

И только научно-технический прогресс задал ей тот ускоренный темп, выдвинул такие научные проблемы, которые заставили очень многое переоценить и переосмыслить. Более того, именно потребности научно-технического прогресса явились стимулирующим началом создания в неорганической химии нового крупного раздела - координационной химии. А объектом исследований стали соединения, в которых можно выделить центральный атом (чаще всего аюм металла) и присоединенные к нему (координированные) лиганды: атомы, ионы, молекулы неорганической и органической природы. Причем, как правило, в этих соединениях число лигандов превышает классическую валентность центрального атома, определяемую как число неспаренных электронов в его валентной оболочке.

Возникнув на стыке двух больших областей химии - неорганической и органической, координационная химия стала полем их интеграции - процесса, прямо противоположного дифференциации, наблюдавшейся на протяжении всего предшествовавшего периода развития химической науки. Впрочем, современное развитие любой науки (химия - лишь один из примеров) характеризуется единством противоположных- тенденций - глубокой дифференциацией и специализацией, с одной стороны, и интеграцией и кооперацией различных областей знаний - с другой.

Сегодня координационная химия (или, как ее еще называют, химия комплексных соединений) - традиционное направление исследований в нашей стране. А основополагающие работы советских ученых в этой области получили широкое международное признание.

Речь идет прежде всего о развитии исследований по металлокомплексному катализу, внедрению координационных представлений в биохимию, интенсивном использовании комплексных соединений в медицине и сельском хозяйстве. Очень большое развитие получили химия редких и переходных элементов, в том числе и координационная химия этих элементов.

Дело, по существу, обстоит так: редкие элементы, служившие в прошлом лишь своеобразным украшением периодической системы, постепенно входят в нашу жизнь, и, я уверен, скоро без них будет так же трудно обходиться как, скажем, без железа или поваренной соли.

Выдающимся достижением неорганической химии последних лет стало, безусловно, и получение химических соединений некоторых благородных газов, внешние электронные оболочки которых чрезвычайно прочны, что по укоренившемуся мнению и препятствовало их взаимодействию с другими элементами. Миф о химической инертности благородных газов господствовал в науке долго, почти полстолетия. Но в июле 1962 года английский химик Н.Бартлет сообщил в печати о том, что ему удалось осуществить взаимодействие гексафторида платины и ксенона с образованием твердого химического соединения. Затем были получены прямым синтезом из ксенона и фтора ди-, тетра- ц гексафторпды ксенона.

В настоящее время известно уже более 150 химических соединений ксенона, криптона и радона. Многие из них получены в нашей стране. Большая заслуга в этом академика В. А. Легасова.

А если характеризовать в целом особенности современной неорганической химии, то их можно определить коротко: развитие исследований, без которых просто-напросто невозможно установление связей между химическим строением и структурой соединений, с одной стороны, и реакционной способностью и физическими свойствами (оптическими, магнитными, электрическими, механическими и проч.) - с другой. Между тем, именно выявление этих связей лежит в основе создания новых материалов. Надо ли говорить, какие сложные задачи встают в связи с этим перед химией, как расширяется для исследователя спектр исходных веществ и методов получения из них новых соединений и материалов. В технике, например, сейчас применяются многие тысячи металлических сплавов, в состав которых входит в различных комбинациях более 50 химических элементов.

Было бы наивно думать, что эти комбинации находят, как поступали средневековые алхимики, наугад смешивая и соединяя различные вещества, так сказать, методом проб и ошибок. Но не менее односторонне полагать, что в наши дни все в химии поддается предварительному теоретическому прогнозированию и математическому расчету. И хотя современная химия становится все более точной наукой, базирующейся на закономерностях, связывающих свойства вещества с их химическим составом, кристаллической структурой, природой химической связи, искусство синтеза новых химических соединений есть и будет одним из важных условий ее развития.

Надо сказать, что свойства этих соединений определяются наиболее злободневными нуждами промышленности. А они на разных исторических этапах разные. Причем, потребность в них нередко оказывается столь острой и неотложной, что ее удовлетворение означает ни мало ни много независимость отечественной экономики от иностранного капитала.

Именно так обстояло дело в первые послереволюционные годы и с органической химией в целом, и специализированными ее областями нефтехимией, химией углеводов, высокомолекулярных соединений, красящих веществ, продуктов тяжелого и тонкого органического синтеза. Переоценить достижения советских химиков тех лет практически невозможно. А ведь именно в эти годы академиком Н. Н. Семеновым формулируется теория разветвленных реакций, сыгравшая выдающуюся роль в прогрессе химии и химической технологии.

Из работ того времени в памяти людей моего поколения наиболее яркое впечатление оставили фундаментальные исследования академика С. В. Лебедева и его сотрудников по синтезу и изучению строения искусственных каучукоподобных материалов, приведшие в 1926 году к разработке промышленного способа получения каучука на основе полимеризации дивинила. Пуск и освоение в 1932 году первых в мире заводов синтетического каучука по этому методу были триумфом молодой советской химической науки и промышленности. А чуть позже, уже после войны, советские химики разработали и промышленно освоили метод получения стереорегулярных каучуков, не уступающих по качеству природным, а по некоторым показателям даже их превосходящих.

Большим научным событием в конце 30-х годов стал метод синтеза кремнийорганпческих полимеров академика К. А. Андрианова, положивший начало созданию принципиально новых высокотемпературоустойчивых масел, каучуков, клеев, электроизоляционных материалов и организации новой отрасли химической промышленности.

При активном участии ученых-химиков в предвоенные годы в Советском Союзе были созданы важные для народного хозяйства и обороны отрасли химической промышленности: анилинокрасочная, азотная, пластических масс, нефтехимическая и другие.

Как известно, революция в физике в начале XX века распространилась на химию, биологию и другие науки, постепенно захватив все сферы познания. Физика, механика, математика, астрономия открыли путь атомной энергетике, электронным вычислительным машинам и управляющим устройствам и обеспечили выход человека в космос. Но это было бы невозможно без химии, которая создает новые источники энергии и новые материалы, столь необходимые для энергетики, электроники, космических кораблей и новых машип.

Вместе с тем именно химия ставит перед производством, культурой, бытом человека еще одну кардинальную задачу - замену старых материалов и старых методов их получения и обработки на новые. Эта задача лаконично и четко сформулирована в Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986-1990 годы и на период до 2000 года:

"Улучшить структуру и качество конструкционных материалов, исходя из задач создания новой прогрессивной техники и реализации ресурсосберегающего направления в развитии экономики. Ускоренно развивать производство экономических видов металлопродукции, синтетических и других прогрессивных материалов; расширить номенклатуру, улучшить технико-эконолшческие и повысить прочностные и антикоррозийные характеристики конструкционных материалов".

И миновать эту проблему, обойти ее каким-то окольным путем невозможно. Взять хотя бы то же машиностроение. Задачи, стоящие сейчас перед ним, общеизвестны - не только достичь уровня мировых стандартов, но и превзойти их. А что это означает?

Прежде всего создание машин, обладающих высочайшей надежностью. Проблема, как очевидно всем, не из простых. Но и не из неразрешимых, потому что складывается она из нескольких составных, каждая из которых по плечу и нашей науке и отечественной индустрии.

Первая из этих составных - материалоемкость. Конструктор, достигавший прежде наибольшей надежности машины за счет традиционного увеличения массивности, сегодня все чаще должен ее обеспечивать, используя дешевые и легкие конструкционные материалы. Кто же их даст конструктору?

Конечно же, химия. Достаточно привести всего один пример из истории Великой Отечественной войны, чтобы убедиться в правомочности такого утверждения. Вспомните тегендарный танк Т-34. Его создатели М. И. Кошкин, А. А. Морозов и Н. А. Кучеренко оснастили свое детище двигателем из... алюминиевых сплавов. Т-34, легкий, подвижный, маневренный, получил всеобщее признание как лучший танк второй мировой войны.

Вторая проблема, которую предстоит решить для достижения наибольшей степени надежности, это трение.

Здесь надо все переиначить, перевернуть, как говорят, с головы на ноги. И если сегодня именно с трением связаны серьезные тревоги машиностроителей, то завтра извечное зло может и должно превратиться в благо.

Есть, например, материалы, которые не нужно смазывать. Они и так способны побеждать трение. Их немного, пока что всего два - графит и дисульфид молибдена, но, как говорится, лиха беда - начало. Кому же по силам такое чудо из чудес?

Опять же химии.

И, наконец, третья ступень, ведущая к пьедесталу надежности, вибрация. Оказывается и ее грозную разрушающую силу можно заставить трудиться на "здоровье" машины. Опять же не без помощи химии.

В общем, решение проблемы из проблем машиностроения - высокой надежности - вполне реально, если, конечно, ему поможет химия.

И более того, достижения отечественной науки открывают перед создателями новых конструкций невиданную прежде возможность: используя современные методы расчета, заставить материалы не растрачивать в процессе работы свои прочностные качества, а становиться все более и более прочными. А это немыслимо без знания их физико-химических свойств, без конструирования деталей на молекулярном уровне. Машину сегодня, если использовать все достижения техники, можно и должно создавать супернадежную, легкую, не знающую износа.

Примеров тому немало. Взять хотя бы авиационную технику. Она и легка, и удивительно надежна. Или всем известный велосипед. Каких только конструкций его не бывает! И все в достаточной степени надежны. А вот вес у них разный. Прогулочный, например, в пять раз тяжелее трековых. В чем же дело? В том, что конструктор при создании последнего использовал мало металла и много полимерных и композиционных материалов. Но если кто-то думает, что цель применения их только в замене металлических деталей, в облегчении машины, то ошибается. Потому что с помощью новых материалов, создаваемых химией, сегодня решается прямо-таки фантастическая задача: деталь упрочняется именно в том направлении, в котором при работе она будет испытывать максимальную нагрузку.

Способ изготовления композитов для таких нужд избирается тоже соответствующий: армирующие волокна укладываются в наиболее выгодном для данной детали направлении, а матрицей служат металлы, полимеры и другие вещества и соединения. Производство материалов таким способом практически безотходно. А это чрезвычайно важно, ибо комплексное использование сырья одна из главных задач современной индустрии.

В качестве армирующих материалов в настоящее время применяются прочные волокна графита, бора, саифира, а матрицей служат легкие металлы и полимеры, карбиды и нитриды легких элементов. Над созданием таких материалов трудятся многие научные коллективы страны, а в практическом их внедрении заинтересованы все предприятия, избравшие для себя курс ускорения.

Все чаще используется в машиностроении и композит металл-резина, слоистая конструкция которого представляет собой "пирог" из тонких листов металла или проволоки и резины и прекрасно "гасит" шум и вибрацию.

Но как ни значимы, как ни важны для создания надежных машин композиты, металл все еще остается основой основ машиностроения, хотя и все чаще приобретает новые, не свойственные ему прежде свойства. В Институте машиноведения имени А. А. Благонравова АН СССР разработан, например, вибрационный способ закалки стали, резко повысивший ее прочность и пластичность.

Все чаще в металл, составляющий конструкционную основу машины, включают еще и другой низкоплавкий металл, который в случае необходимости, плавясь, заполнит образовавшуюся трещину в детали. А в результате произойдет нечто вроде самозалечивания машины.

Но еще более перспективны многослойные материалы, в которых чередуются металл и неметалл. Их теперь все чаще называют материалами Сандвичевой конструкции.

Детали и узлы, изготовленные из них, гораздо легче металлических и способны значительно смягчить динамические нагрузки.

Но не только материалы для узлов и деталей поставляет сегодня машиностроителям химия. Экономичное топливо, смазочные материалы - все это ее продукты. Если учесть, что практически все детали машины, совершающие . вращательное движение, закрепляются на подшипниках, станет очевидным, какой масштабности эта проблема. А если подшипник не подмажешь, то и с машины хорошей работы не спросишь. В общем, без смазки обойтись очень трудно.

Трудно, но все-таки нужно! И опять же этот сюрприз машиностроителям преподнесла химия, подсказав им, где именно следует искать управу на трение. Сегодня фторопластовые подшипники (а именно фторопласт-4 рекомендовала химия) почти вдвое увеличили долговечность узлов трения в мощных БелАЗах, и они же достойно представили химию в текстильной и пищевой промышленности.

Да, химия трудится в поте лица. И не только на машиностроение. Поверьте уж на слово: она действительно, как говорил М. В. Ломоносов, "широко простирает руки свои в дела человеческие". Чем глубже проникает наука в природу вещей и явлений, тем сильнее, могущественней она становится. И тем труднее, крупномасштабнее задачи приходится ей решать. А это значит, что к традиционно химическим специальностям все прибавляются новые. И нет конца этому обновлению. Вот почему призыв "мы вас ждем" и не исчезает с повестки дня.

Нет на свете науки прекраснее химии и нет профессии нужней, чем специальности химиков. Можете мне поверить, друзья!

Похвальное слово химии

Сегодня, завтра, всегда

Композиционные материалы, их свойства и особенности определяют в наши дни эффективность любых конструкций, от автомашин, самолетов до морских судов и космической техники. И это, я думаю, понятно каждому.

Но почему композиционные материалы, создаваемые с заранее заданными свойствами, нередко удивляют и разочаровывают своих творцов, ломая их замыслы и расчеты, - загадка посложнее. Причем решается она каждый раз по-своему. Однако три заданных компонента должны в ней присутствовать обязательно. Потому что среди многих свойств конструкционных материалов эти три имеют уникальное значение: прочность (способность сопротивляться растягивающим нагрузкам), модуль упругости (жесткость, которая определяет устойчивость конструкций при воздействии сжимающих нагрузок) и, наконец, плотность материала, его удельный вес.

Каждое из этих качеств не просто важно само по себе, но оно еше важно и своим влиянием на другие слагаемые уникальных свойств композита. Об эюм мы всегда обязаны помнить. Вот почему, приступая к созданию нового конструкционного материала, ученый обязательно прикинет, какие главные свойства будут в нем определяющими, и заложит в расчетах удельную прочность и удельный модуль упругости (прочность и модуль упругости, поделенный на удельный вес материала). Нужно сказать, что к качественным показахслем будущего композита предъявляются самые жесточайшие требования, и величина удельной прочности и жесткости, закладываемые в расчеты, измеряются в километрах.

Чтобы представить воочию соотношение сил, влияющих на качество проектируемого материала, вообразим свободно висящий канат. Он разорвется под тяжестью собственного веса, когда достигнет длины, отвечающей удельной прочности материала, из которого данный канат сделан.

Дело в том, что история конструкционных материалов представляет собой поиск композитов, способных в соответствующих условиях кристаллизации или аморфизации выявить оптимальные режимы их обработки и деформирования. Другими словами, конструктор стремится все к большему выражению удельной прочности и жесткости создаваемого им материала.

Но у разных конструкций свои требования к материалам. Часто очень специфичные. Еще бы! Ведь одним из них придется трудиться при очень высоких температурах.

Другим, наоборот, надо выдерживать низкие температуры, близкие к абсолютному нулю. Третьим - противостоять вибрационным нагрузкам, возникновению усталостных трещин. Четвертым, наконец, предписано проявлять высочайшую коррозионную стойкость.

А это значит, что свойство материалов необходимо постоянно совершенствовать. А насколько эта работа результативна, можно судить хотя бы по таким примерам: в довоенном 1940 году прочность самых высококачественных сталей равнялась 110-130 кг/мм2, в 1985-м - уже 200-250. Произошли соответственно и изменения в прочности алюминиевых сплавов. Они сегодня обладают прочностью в 40 кг/мм2, а сплавы отдельных назначений - даже в 70 кг/мм2. Известны и данные ежегодного прироста прочности. Для стали они (за тот же период 1940-1985 годов) - 4 кг/мм2, для алюминиевых сплавов - 0,6 кг/мм2.

В общем уровень характеристик конструкционных материалов у нас в стране и за рубежом достаточно велак. У стали он, например, 25-32 километра (такова единица измерения) по прочности и 2500-2600 километров по модулю упругости, примерно такие же показатели и у алюминиевых сплавов.

Достаточно сопоставить эти числа, чтобы выявить нечто парадоксальное: показатель по модулю упругости и для стали, и для алюминиевых сплавов один и тот же.

Практически так на самом деле и есть. Удельный модуль упругости всех металлических сплавов (кроме сплавов бериллия) не превышает 2500-2600 километров.

Дело в том, что модуль упругости - "орешек" крепкий. Его не одолеть ни термической обработкой, ни деформационными изменениями. Другими словами, все технологические приемы, перед которыми "пасует" удельная прочность, применительно к модулю упругости оказываются бессильными. Но почему же в таком случае возник широко известный парадокс: даже самые высокие прочностные достоинства материалов не гарантируют столь же высокой надежности конструкций? Более того, у них появляются новые пороки, не проявлявшиеся ранее, когда использовались менее прочные конструкционные материалы? Увеличивается, например, чувствительность к концентрации напряжения, когда какая-то часть изделия испытывает большие нагрузки?

Но какая же конструкция обходится без таких концентраций? Просверлили отверстие - сконцентрировали напряжение. Изменили сечение конструкции опять же рискуете вызвать "бунт" напряжения. А под его воздействием быстрее возникает коррозия, проявляется опасность трещин.

Тем, кто помнит довоенное время, хорошо знакомо, например, слово "дюралюминий". Для большинства именно с названием этого сплава ассоциируется появление в магазинах страны посуды, хозяйственного инвентаря, сделанного из легкого практичного материала.

Для ученых с дюралюминием связаны несколько иные воспоминания. Он первая удачная попытка упрочения алюминия. Легированный медью и магнием металл и давал сплав, поражающий всех своей прочностью - 40 кг/мм2. Казалось бы, чего же желать лучше? Используй по своему назначению дюралюминий хоть в технике, хоть в народном хозяйстве! Но такова уж жизнь, что остановок в ней не бывает. Если прочность дюралюминия уже 40 кг/мм2, то почему не получить и еще более прочный сплав?

Вероятно, примерно так рассуждали химики и металлурги того времени. Тем более что развивающаяся техника и промышленность остро нуждались в сверхпрочных сплавах. А к повышению прочностных характеристик, казалось бы, нет препятствий. Стоит в алюминиевые сплавы, легированные медью и магнием, ввести дополнительно цинк (при этом, конечно, изменить процентное содержание меди и магния), как прочность их удвоится. Но то - теория. Что же получилось на практике?

Изготовленные в те годы по новому способу сплавы растрескались еще в складских помещениях металлургических заводов, так и не попав к потребителю. Почему?

Все по той же причине: сплавы погибли от коррозии под напряжением. А ее спровоцировала обычная влажность.

Но сколь ни печальна оказалась попытка упрочения алюминиевого сплава, именно она привела исследователей к выводу о том, что необходимо искать так называемые добавки - стабилизаторы. Ну и, разумеется, совершенствовать режимы термической обработки сплавов.

Итогом всех этих поисков явилось понижение склонности алюминиевых сплавов к коррозии под напряжением.

Конечно, исследования в данном направлении велись не год и не два. Причем в разных странах они нмели своп особенности, С историей одного из них и связана трагедия американских самолетов "Мартин-202".

Машины данной конструкции преследовали поистине роковые "случайности": в полете на большой высоте у них обрывались крылья. Однако самые тщательные анализы компетентнейших комиссий, проверявших конструкцию самолета, так и не нашли в ней изъянов. Очень скоро, однако, о себе заявили во всеуслышанье непредвиденные, необъяснимые происшествия и с истребителями "Скорпион". И опять ученым и экспертам пришлось взяться за кропотливую работу. Что же выяснилось?

В тех и других случаях причина бедствий не в конструкторском решении машины, а в использовании при их реализации алюминиевых сплавов, в которых обычные для алюминия примеси, такие, как железо и кремний, при повышении прочности "срабатывают" в прямо противоположном направлении: в металле развивались усталостные трещины, и кованые стыковые узлы "Скорпиона" разрушались. А поскольку губительный процесс развивался не сразу, а под воздействием повторных нагрузок, то в качестве виновника аварии в первую очередь было заподозрено конструкторское решение этой модели самолета. Когда же истинную причину бедствия установили, содержание железа и кремния в сплаве пришлось снизить до непривычного уровня - порядка одной десятой или даже сотых долен процента.

Так появились сплавы повышенной чистоты, так называемые "пч", и "оч" очень чистые. Дополнительно был уточнен и процесс термической обработки. Были разработаны и нашли широкое применение методы, смягчающие режим старения, обеспечивающие хорошую коррозионную стойкость и повышенную вязкость сплавов при некотором снижении статической прочности. В результате сплавы, отличавшиеся на заре своего появления исключительной чувствительностью к коррозии и повторным нагрузкам, ныне обладают высокой коррозионной стойкостью и вполне удовлетворительной сопротивляемостью к повторным нагрузкам. Такова уж диалектика развития научного поиска.

Правда, не обошлось и без усовершенствования конструкций. Пришлось увеличить радиусы переходов, устранить резкие перепады сечений - всякого рода риски и другие концентраторы напряжений. Чуть позже именно из высокопрочных сплавов были построены и успешно эксплуатировались крылья первого в мире реактивного пассажирского самолета.

И опять возникла иллюзия, что алюминиевые сплавы незаменимы при создании конструкционных материалов, и вновь очень скоро на смену ей пришло разочарование - алюминиевые сплавы с цинком при низких температурах "не работали", становились хрупкими. Вот почему американские специалисты отказались от их применения при создании системы "Спейс-Шаттл". И для изготовления баков под горючее ("Шаттл" использует жидкий водород, температура которого - 253° С, а в качестве окислителя - жидкий кислород 196° С) пришлось взять алюминиевый сплав средней прочности (порядка тех же довоенных 40 кг/мм2).

Правда, при средней прочности этот сплав, легированный медью и марганцем, отличается той прекрасной особенностью, что с понижением температуры практически вплоть до температуры жидкого гелия у него параллельно растут и прочность, и пластичность.

Вот сколько времени и усилий потребовала разгадка тайны прочности алюминиевых сплавов, а доведение ее до уровня 60 кг/мм2 с одновременным улучшением характеристик новых сплавов до нужной кондиции заняло более 30 лет. В настоящее время работы по дальнейшему повышению прочности сплавов ведутся сразу в нескольких индустриально развитых странах. Теперь берется еще более высокий рубеж - 75 кг/мм2.

Задача эта крайне сложная. И совершенно очевидно, что сплавы с такой невиданной прочностью будут иметь узко ограниченное применение. К тому же не ясны возможности дальнейшего существенного повышения прочности конструкционных алюминиевых сплавов. И не ждет ли исследователей за едва приоткрывшимся горизонтом еще одна загадка - сказать трудно.

Аналогично положение и с другими сплавами. Правда, в последние годы во всем мире наблюдается истинный бум по поводу разработки алюминиево-литиевых сплавов.

Такую заинтересованность в этом материале нетрудно объяснить. Как известно, литий - элемент легкий. Введение его в алюминиевые сплавы позволяет снизить их плотность на 8-12 процентов при сохранении удовлетворительной прочности и даже некотором повышении модуля упругости. Применение данных сплавов уменьшает вес всей конструкции. А это уже новый этап в создании конструкционных материалов, тогда как вся предшествующая история знала лишь повышение удельной прочности за счет роста ее абсолютных значений.

Другими словами, сейчас в действие вступил знаменатель той дроби, где он - удельный вес материала, а числитель - прочность. Обобщая же современный этап развития конструкционных материалов, неизменно приходишь к единственному выводу: высокие удельные и абсолютные прочностные характеристики сталей, алюминиевых, магниевых и титановых сплавов уже достигнуты и возможности их дальнейшего существенного прироста невелики.

Вместе с тем хорошо известно, что самые высокие прочностные характеристики лучших современных сплавов еще далеки от теоретической прочности кристаллических тел. А она, как показал член-корр. Я. И. Френкель, может достигать колоссальной величины - 1000 кг/мм2 N и выше. Чем же объяснить столь гигантское расхождение между теоретической и практической прочностями?

Прежде всего дефектами структуры материала, главным образом линейными дефектами, именуемыми в науке и технике линейпыми дислокациями.

Сегодня не только специалистам-материаловедам хорошо известны опыты академика А. Ф. Иоффе, объяснившего в свое время упрочнение каменной соли, погруженной в воду (с 0,5 до 160 кг/мм2), растворением поверхностного слоя кристаллов, вследствие чего ликвидировались и его дефекты. Причем роль дефектов структуры особенно отчетливо выступает при рассмотрении масштабного фактора, то есть зависимости прочности образцов от их размеров.

Эту зависимость еще в 1926 году А. П. Александров и С. Н. Журков установили для стеклянных нитей: оказалось, что нить диаметром 22 микрона имеет прочность 22 кг/мм2, а диаметром 2,5 микрона уже 560 кг/мм2.

Уменьшение диаметра стеклянных нитей с 22 до 2,5 микрона давало 25-кратное увеличение прочности! Результаты исследований были опубликованы в 1933 году в монографии А. П. Александрова и С. Н. Журкова "Явление хрупкого разрыва". И уже в наши дни была разработана и экспериментально подтверждена теория прочности и пластичности кристаллических тел, связывающих их с движением линейных дефектов - дислокаций.

Дислокации очень подвижны. Собственно, пластическое течение кристаллических структур и осуществляется в результате скольжения дислокаций. При этом движение дислокаций (и соответственно деформация пластичных кристаллов) происходит при значительно меньших напряжениях, чем их теоретическая прочность.

Именно поэтому проблема упрочения металлов и сводится к созданию условий, затрудняющих движение дислокаций и повышающих предельные напряжения, при которых дислокации начинают скользить. Такого эффекта можно достичь в термически упрочненных сплавах, когда после закалки образуется огромное количество мельчайших частичек. Они взаимодействуют с дислокациями и повышают напряжение, при котором дислокации приходит в движение.

В высокопрочных алюминиевых сплавах с цинком и магнием упрочнение вызывается образованиями, представляющими собой начальную стадию образования соединения алюмптыя, магния, цинка. Эти мелкие частички тормозят движение дислокаций, и прочность сплава повышается.

Аналогичная картина наблюдается и в сталях, магниевых и медных сплавах, когда прочность обусловлена мерой торможения движения дислокаций. Однако все эти способы не могут обеспечить заметного приближения к теоретической прочности. Оно может быть достигнуто лишь принципиально другим путем - не торможением движения дислокаций, а их устранением, созданием бездислокационной структуры.

Как показали еще опыты А. П. Александрова и С. Н. Журкова, при уменьшении диаметра испытываемых нитей (вплоть до самого малого диаметра) прочность существенно повышается. Следовательно, реальное появление бездислокацпонной структуры и соответствующее повышение прочности может быть получено только п случае очень малого поперечного сечения -- волокон, нитей, игл.

Современная техника сумела создать волокна, объединившие в себе высокие прочность, модуль упругости п сравнительно небольшой удельный вес. Это волокна бора, углерода, окиси алюминия и карбида кремния. Конечно, такие волокна получить трудно, но вполне реально. Например, осаждением бора из газовой смеси водорода и треххлористого бора на нагретую вольфрамовую проволоку диаметром 12,5 микрона.

Для повышения термостойкости и лучшей связи с материалом матрицы тем же способом на поверхность борного волокна наносят тонкий слой (2-6 микронов) карбида кремния или карбида бора.

Однако не стоит предвосхищать события: ожидаемый эффект может и не состояться, "смазаться" различного рода включениями, трещинами, пустотами в крупных кристаллах, устранение которых чрезвычайно сложная задача. Есть у борных волокон, с точки зрения специалистов, и еще один серьезный недостаток: при их создании используют в качестве подложки (или, как говорят, керна) вольфрамовую проволоку. А вольфрам дорог и тяжел. Вот почему ученые так настойчиво решали проблему замены вольфрамовой проволоки менее дорогой, а главное, более легкой подложкой в виде углеродных волокон.

Сегодня борные волокна с использованием керна из углеродных волокон реальность. Причем сами углеродные волокна могут быть разных свойств и достоинств. Это зависит от качества сырья, из которого волокна производились, от условий их получения и, наконец, от дополнительных обработок, которым они подвергались. Существуют разновидности углеродных волокон, отличающиеся более высоким модулем упругости при несколько меньшей прочности и более высокой прочностью при сниженном модуле упругости.

Но тому, кто интересуется проблемами материаловедения и созданием композитов, наверняка уже встречался термин "никалон". Пришел он в научно-популярную литературу из Японии, где освоено массовое производство бескерновых волокон карбида кремния. Их-то и назвали никалоном. Волокна эти отличаются малой плотностью, высокими механическими характеристиками, низким химическим взаимодействием со многими материалами. Свойства волокон никалона практически не меняются в интервале температур от абсолютного нуля до плюс 500 градусов Цельсия. А это значит, что на его основе может быть создан высокопрочный материал, успешно работающий во всем этом огромном температурном интервале.

В США и Западной Европе проявляют повышенный интерес не только к никалону, но и к другим типам высокопрочных волокон малой плотности, стеклянным волокнам и к коротким волокнам (так называемым нитевидным кристаллам) карбида кремния и окиси алюминия.

Но от волокна, обладающего даже суперкачествами, до конструкционного материала еще долгий и нелегкий путь. Сначала их нужно превратить в полуфабрикаты - плиты, листы, профили. Для чего волокно необходимо связать матрицей, которая может быть полимерной или металлической. Добиваются этого по-разному - спеканием, полимеризацией, погружением в жидкий металл (с последующим затвердением его).

В качестве полимерной матрицы обычно используются синтетические смолы, а металлической - алюминиевые сплавы. Применяются также магниевые, титановые и никелевые сплавы. И получают в конце концов композиционный материал, в котором сочетаются лучшие свойства упрочняющих волокон и матриц.

Такое сочетание металлических и полимерных компонентов открывает ученым и практикам не только широкие возможности варьирования эксплуатационных свойств, но и разработки принципиально новых материалов, обладающих уникальным комплексом характеристик.

Взять хотя бы слоистый материал алор, представляющий собой сочетание алюминиевых сплавов с органопластикой. В зависимости от состава, структуры и метода изготовления его прочность может составлять от 45-55 до 70-85 кг/мм2. Применение алоров гарантирует снижение плотности на 10-20 процентов, повышение его удельной прочности на 15-20 процентов и уменьшение скорости роста усталостной трещины в 10 раз по сравнению с аналогичными характеристиками традиционных алюминиевых сплавов. Стоит ли говорить, что качественный скачок в повышении эксплуатационных характеристик композиционных материалов находится в прямой зависимости от того, как скоро будет поставлено "на поток" пространственное армирование упрочняющими волокнами.

Вот почему создание композиционных материалов в наши дни становится все более важнейшей задачей науки и производства, настойчиво совершенствуются свойства волокон, расширяются масштабы и методы их производства. Возникла даже специальная наука, занимающаяся расчетами и конструированием деталей из композиционных материалов. За рубежом, например, функционируют десятки фирм, в том числе и многонациональных, специализирующихся на производстве волокон и композиционных материалов.

Успехи в повышении качеств волокон поразительные.

Так, прочность углеродных волокон в опытном производстве уже достигла рубежа 500-700 кг/мм2 (330-540 километров), а модуль упругости 50000-80000 кг/мм2 (57000 километров). А действующая в Японии общенациональная восьмилетняя программа (1981 -1989 гг.)

под научным руководством профессора Хаяси предусматривает к 1989 году взятие "барьера" прочности металлических композиционных материалов на базе алюминиевых сплавов и непрерывных волокон карбида кремния порядка 235 кг/мм2 (100 километров). Материалы этого типа сегодня с успехом применяют, например, в Японии, гарантируя высочайшую надежность продукции машинои приборостроения.

Тенденция широчайшего проникновения композиционных материалов в промышленность прослеживается повселестпо. Так, в самолетостроении в ближайшем будущем пх доля составит 40 процентов от веса конструкции.

И нет никаких сомнений в том, что композиционные материалы, по существу, совершают сегодня настоящую техническую революцию.

Убедиться в этом нетрудно. Достаточно сопоставить максимальную удельную прочность традиционных материалов, стали, алюминиевых, магниевых, титановых сплавов (она не превышает 25-30 километров), с перспективными композиционными материалами (здесь иной показатель - 100 километров). Удельный модуль упругости всех материалов (за исключением бериллия), как мы уже знаем, 2400-2600 километров, а лучших металлических композиционных материалов - 10000 километров.

Все эти качества композиционных материалов открывают конструкторам возможность искать и находить новые невиданные решения, нередко ломающие традиционные представления о возможностях техники вообще. Так, создание американскими специалистами сверхзвукового самолета с обратной стреловидностью, направленной вперед (так называемая схема утки), а не назад, как в обычных сверхзвуковых самолетах, стало реальностью лишь благодаря использованию именно таких уникальных композитов. Схема утки перспективнейшее конструкторское решение, если, конечно, крылья модели будут обладать высочайшей жесткостью. Такую жесткость обеспечивают конструкции самолета композиционные материалы, и ни один традиционный металлический сплав здесь им не конкурент. Потому что только композиционные материалы обладают исключительно высокой усталостной прочностью, а процесс развития усталостных трещин происходит в них в сто раз медленнее, чем в материалах традиционных.

Перспективы использования композиционных материалов, совершенствования их - самые обнадеживающие.

По крайней мере, путь, по которому следует сегодня идти создателям новых материалов, совершенно ясен, поскольку очевидно, какие именно комбинации способны гарантировать наибольший эффект. Это, прежде всего, сочетание высокопрочных волокон и алюминиево-литиевых сплавов, а для условий работы при высоких температурах - использование титановой и никелевой матриц.

Можно ли недооценивать роль композиционных материалов в ускорении научно-технического прогресса в таких важнейших отраслях, как машино- и приборостроение, электроника и авиация? И хотя советская индустрия и сегодня может гордиться серьезными достижениями в создании композиционных материалов, мы все еще рассматриваем их как материалы будущего.

Но почему только будущего? Они нам нужны сегодня, понадобятся завтра, без них не обойтись и послезавтра.

Им трудиться в нынешней двенадцатой пятилетке, определять достижения тринадцатой. Но для этого уже сегодня темпы работы по созданию композиционных материалов должны быть ускорены. Стране необходима мощная индустрия по производству волокон и композиционных материалов. Эта задача поставлена XXVИ съездом КПСС:

"создать и освоить производство новых видов высокопрочных и высокомодульных химических волокон и нитей..." - говорится в его документах.

Отечественная химическая наука располагает богатейшими возможностями для ее реализации. И это немаловажно. Ибо, как говорил Д. И. Менделеев, "...чтобы найти, надо ведь не только глядеть и глядеть внимательно, но надо и знать многое, чтобы знать, куда глядеть".

Мы много знаем и знаем, куда глядеть. Значит, остается единственное реализовать эти знания, создавая в союзе с промышленностью новейшие композиционные материалы"

По законам ускорения

В ящиках моего письменного стола хранятся камни.

Разные по весу, виду, округлые и с острыми краями, с тяжелым металлическим блеском и совсем темные, почти черные. Это все образцы руд, привезенные из многочисленных поездок по стране. И взяты они тоже из разных мест - на открытых карьерах и в подземных рудниках. Иногда выпадает свободная минута, выдвинешь ящик - и вспыхнут спящие в нем сколы неярким блеском, тотчас высветив в памяти, где, когда, какой из них взят. Вот этот кругляк, похожий на картофелину средних размеров, подарок морских геологов, "ежик", ощетинившийся каменными иглами, - из Казахстана.

Ну а этот тяжелый, словно металлический битень, родом из Норильска.

С Норильским горно-металлургическим комбинатом имени А. П. Завенягина, о котором я уже упоминал в этой книге, меня связывает старая дружба. Приходилось там бывать, а в последний раз совсем недавно.

И каждый раз, вернувшись из поездки, очень долго переосмысливаешь то, что видел, с чем познакомился, к чему прикоснулся. Потому что живет Норильск по законам и правилам, получившим сейчас обобщающее определение ускорение.

Коллективов и предприятий, работающих по тем же нормам, в стране много. И у каждого, естественно, свои особенности и свои трудности. А вот задача у всех общая - получить конечный продукт производства лучшего качества, в сжатые сроки и с наименьшими затратами.

Пожалуй, в несколько упрощенном виде это положение и выражает сущность тех перемен, которые происходят сейчас во всем народном хозяйстве.

Однако понятие "ускорение" отнюдь неэквивалентно убыстрению производственных темпов любыми способами, вплоть до расточительного отношения к недрам, к минеральным богатствам Земли. И нам отнюдь не безразлично, как, за счет чего тот же металл или уголь обошелся сегодня народному хозяйству недорого. А что будет завтра, послезавтра?

Пресса и телевидение в последнее время все чаще рассказывают о пагубности погони за дешевизной добычи минерального сырья в некоторых регионах страны.

В Воркуте, например, некоторые шахты находятся сегодня под угрозой закрытия, поскольку здесь долгое время эксплуатировались только угольные пласты, дающие сиюминутную выгоду. Такое расточительное отношение к недрам отнюдь не содействует ускорению, а подрывает его основу - многоплановое использование всех возможностей и резервов. И минерального сырья прежде всего.

А оно, как известно, невосполнимо.

Проблема рационального использования сырьевой базы складывается из многих компонентов. Поэтому над ней и работают представители разных наук. И, прежде всего, горняки. Это они определяют, каким именно способом добывать тот же уголь (открытым или закрытым), руду, минералы, чтобы те обошлись государству как можно дешевле.

Определение же наиболее рациональных, безотходных способов переработки добытого сырья - дело химиков и металлургов. И представители этих наук, как и подобает хорошим хозяевам, в зависимости от потребностей экономики, время от времени "пересматривают" свои возможности, синтезируя, транформируя, соединяя, казалось бы, несовместимое. Создавая поистине "из всего все".

Возникла, скажем, у создателей космической техники потребность в тех же жаропрочных и сверхпрочных материалах или в материалах с особыми электрофизическими свойствами - химия приняла на них социальный заказ. И не просто приняла, а постаралась выполнить его с наименьшим уроном для природы, минимально беря из ее бесценных кладовых нужные сокровища.

- Конечно, для решения некоторых задач достижений и опыта одной какой-то конкретной науки оказывается порой недостаточно. И тогда трудности преодолевают объединенными усилиями. Так, нревращение графита в алмаз осуществилось, например, багодаря творческому союзу химии и физики. А когда понадобился материал более твердый, чем алмаз, и, главное, гораздо превосходящий его по теплостойкости, отечественная химия на основе нитрида бора создала боразон - сверхтвердый материал, ие теряющий режущих свойств даже в условиях сверхвысоких температур, когда алмаз просто-напросто сгорает.

От такой "замены" одного супертвердого материала другим экономика и природа не остаются, как говорится, внакладе. Можно привести и другие примеры из истории научно-технической революции в нашей стране.

Но такова уж специфика моей науки, что, преодолев одну трудность, она тотчас собирает силы для штурма другой, что полностью соответствует потребностям того же ускорения. Да и как, собственно, оно могло бы реализовываться, если б заранее не планировалось бы его технико-экономическое обеспечение. А оно определяется предвидением. И реализацией научных достижений в практическом применении, в производстве. "Правда", например, в одной из своих публикаций рассказывала о том, что в Удачнинском (Якутия) ремонтно-строительном специализированном управлении хорошо известны сверхтвердые материалы под названием "киборит", "карбонит", "теплонит". И хотя расшифровать эти диковинные названия могут далеко не все ремонтники, инструменты, изготовленные из этих, еще недавно никому не известных, материалов, помогают им многократно сократить сроки реставрационных работ деталей большегрузных карьерных самосвалов. А расшифровываются эти пока что непривычные названия довольно просто: киборит - как киевский, созданный на основе кубического нитрида бора, теплонит - обладающий теплопроводностью, большей, чем медь.

Что же собой представляют эти материалы? Они сродни боразону. Только их основа в отличие от него не просто нитрид бора, а кубический нитрид бора.

Новый искусственный режущий материал позволяет обрабатывать самые твердые сплавы, ему оказываются по силам такие операции, перед которыми пасовал в свое время инструмент с алмазным профилем. К тому же резцы из новых материалов так миниатюрны, что умещаются на ладони, а раньше под "станок", производящий точно такую же работу, приходилось отводить небольшую комнату.

Созданы и киборит, и карбонит, и теплонит в Институте сверхтвердых материалов Академии наук Украинской ССР. В том самом институте, который четверть века назад освоил выпуск искусственных алмазов. И хотя черные, неказистые на вид резцы, изготовленные из новых материалов, и отдаленно не напоминают сверкающие камни, для промышленности они поистине - алмазы. Да и как иначе назовешь инструмент, несколько штук которого способны обеспечивать годовую потребность такого гиганта, как Киевский завод имени И. Лепсе. Потребность же его определяется количеством выпускаемых изделии.

Одних только поршней для тракторных двигателей производится здесь несколько миллионов.

В общем, новые сверхтвердые материалы создаются в соответствии с самыми взыскательными потребностями курса на ускорение. Созданы и уже работают на его реализацию, обеспечивая потребности обрабатывающей техники с числовым программным управлением, восстановительные операции целого рода деталей для "Жигулей" и сельскохозяйственной техники и др.

Синтетические материалы успешно "спорят" с природными, неизменно выходя из столь необычного соревнования победителями.

Другой важной технической задачей является интенсификация доменного процесса, конвертерная плавка, непрерывная разливка стали, разработка технологии и организация производства титана, циркония стали основой коренных количественных и качественных изменений в металлургии.

Оказались, например, возможными разработка методов бескоксовой металлургии и создание сталеплавильных агрегатов непрерывного действия. Более того, восстановление железа из руд с помощью энергетических углей сегодня тоже реальность. А все вместе - это уже качественно иная перспектива отечественной металлургии.

Металлургии без коксовых и доменных печей.

Такое производство отвечает всем требованиям ускорения, поскольку резко снижает капиталовложения, выделяемые на его развитие, многократно повышает производительность труда, улучшает условия работы и существенно уменьшает загрязнение окружающей среды. Другими словами, отвечает тем экономическим и социальным требованиям, которые предъявляет к нему жизнь. Да и работает это производство экономно, максимально используя минеральное сырье.

Кстати, разумное применение последнего, как правило, сопряжено не просто с количественным сокращением норм использования руды или энергии, но и с их рациональным использованием и получением в качестве конечного продукта материалов, обладающих новыми, недосягаемыми прежде качествами. Развивающаяся отечественная техника, например, широко применяет так называемые аморфные или стеклообразные металлы.

Получают их методом, разработанным и внедренным в производство отечественными металлургами. Суть его в следующем: жидкий металл охлаждается с такой большой скоростью, что переходит в твердое состояние, минуя кристаллическую фазу. Например, когда расплавленный алюминий ударяется о криогенно охлаждаемую поверхность, он за одну миллионную долю секунды затвердевает, и образуется тонкая алюминиевая фольга.

Есть другой способ: расплавленный металл распыляется в холодном инертном газе и затвердевает, минуя стадию кристаллизации, в виде тонкого порошка.

Свойства полученных таким образом металлов поистине удивительны. Прочность и коррозионная стойкость деталей, изготовленных из этих порошков, возрастают многократно. Так, если обычная рядовая сталь с кристаллической структурой имеет прочность 30-40 кг/мм2 сечения, то изделие из аморфного порошка стали того же состава, уже 350 кг/мм2. Коррозионная стойкость аморфного обычного черного металла в 10-12 раз выше, чем кристаллической хромоникелевой стали. Объясняется многократное повышение прочности и коррозионной стойкости тем, что эти процессы происходят обычно на границе между микрокристаллами, образующими ту или иную структуру металла.

Как видите, возможности для их практического использования самые широкие, а исходное сырье - все те же железосодержащие руды и бокситы, отнюдь нередко встречающиеся в недрах.

Значительные успехи достигнуты и в создании методов получения и освоения в промышленном производстве элементарных полупроводников кремния и германия, а также сложных соединений на основе галлия, мышьяка, индия, фосфора и сурьмы, что определяется прогрессом в области химии и технологии получения веществ особой чистоты. Требования же к их чистоте непрерывно возрастают.

Еще атомная техника поставила в свое время перед наукой задачу создания веществ и материалов, содержащих не более тысячной доли нежелательных примесей.

Электронная техника ужесточила эти требования до миллионных долей. А техника передачи информации с помощью волоконной оптики - уже до миллиардных.

Вообще-то существуют жесткие параметры, которым должно соответствовать вещество, если оно "претендует"

на звание высокочистого: концентрация примесей в нем не может превышать десятитысячной доли процента.

Вещества эти - материальная основа ряда отраслей техники и промышленности, определяющих сегодня темпы и уровень научно-технического прогресса. По целевому назначению высокочистые вещества - это полупроводниковые, оптические материалы, материалы для микроэлектроники и электронной техники. Вот почему во всем мире так активно ведутся работы по созданию и совершенствованию методов их получения.

Существенный вклад в решение этой проблемы внесен в последнее время советским академиком Г. Г. Девятых.

Вместе с учениками и соратниками ученый провел обширный цикл исследований по разработке методов получения высокочистых летучих веществ. Объектом изучения стали простые вещества, летучие гидриды (соединения металла с водородом), металлорганические (имеющие связи металл - углерод) соединения. Дело в том, что в высокочистом состоянии они просто необходимы и для нужд народного хозяйства, и для исследовательских целей. Причем разнообразные материалы, получаемые на их основе, могут быть и в виде массивных образцов, и в виде тонких пленок.

И все же, чтобы по достоинству оценить труд, выполненный академиком, необходимо знать все его слагаемые.

А они, как и подобает научным разработкам, организовинным оптимальным образом, состоят из трех компонентов: познание изучаемого объекта или явления; создание на оспове полученных знаний нового (материала, прибора, процесса) и, наконец практическая реализация познанного и созданного.

В работах, о которых идет речь, все три компонента объединены столь тесно, что практически составили единое целое. Однако выделить главное, основное все же можно - это скрупулезное исследование методов глубокой очистки. Да и вывод, сделанный из него учеными, небезынтересен: химические методы, на которые всегда возлагались столь большие надежды при синтезе высокочистых материалов, не могут обеспечить получение веществ достаточной чистоты. Нужные качества гарантируют только многоступенчатые физико-химические методы очистки. Особенно так называемые кристаллизационные методы глубокой очистки.

Эти методы позволили ученым повысить степень чистоты ряда летучих веществ на целых три порядка (а каждый порядок - десятикратное увеличение качества). Чтобы понять, насколько трудоемкую работу удалось осуществить исследователям и, главное, насколько она значима, сошлюсь на авторитет известного советского материаловеда академика Н. П. Сажина. Его мнение однозначно - повышение чистоты вещества всего на один порядок - научный подвиг.

И это действительно так. Но и перспективы перед техникой и наукой такие вещества открывают удивительные. Это благодаря прогрессу в получении высокочистых летучих хлоридов в середине 70-х годов удалось в самые сжатые сроки развернуть работы по волоконной оптике и создать первые в стране линии волоконно-оптической связи.

Разработанные методы получения и анализа высокочистых летучих веществ уже нашли самое широкое применение на предприятиях химической и электронной промышленности в металлургии.

Рассказывая об этой суперважной работе (она удостоена Ленинской премии за 1986 год), осуществленной группой ученых Института химии АН СССР, я не зря обратил внимание читателей на те компоненты, из которых складывается современное исследование. Ведь еще недавно такое единение многие научные учреждения считали для себя необязательным, деля исследовательскую часть на чисто "научную" и "прикладную". Последней и вменялось в обязанность внедрение разработок в производство.

Сегодня положение резко изменилось. И если все же внедрение оказывается не всегда по силам разработчику, то рекомендации практикам, советы по реализации научных достижений - его прямая обязанность. Так, собственно, работает Институт химии АН СССР. Думаю, что такой в самом хорошем смысле практицизм только на пользу делу. Разумеется, многое зависит в этом смысле от руководителя учреждения. Институт химии АН СССР возглавляет академик, Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и трех Государственных премий Григорий Алексеевич Разуваев. Ученый прошел в свое время прекрасную ленинградскую школу, одной из отличительных черт которой всегда было умение делать многое собственными руками. Это удивительное свойство живет, к счастью, теперь и в Горьковской научной химической школе.

Институт располагает основательным "подсобным"

хозяйством - от электроцеха, механических и столярных мастерских до собственной водородной станции и криогенных установок. Казалось бы, мелочь. Но именно такое добротное "материальное" обеспечение надежно оберегает исследователей от зависимости от подсобных служб, всецело подчиняя время поистине научным изысканиям. Что же касается "выхода" в свет итогов этих исследований, то ими может гордиться вся отечественная химическая наука. В 1985 году, например, группа ученых института была удостоена Государственной премии СССР за разработку и создание так называемых металлорганических соединений - МОС, используемых для получения металлических покрытий, столь необходимых при создании новой техники.

Но какой бы проблемой ни занимались сегодня исследователи, прогресс в этой науке немыслим без достижений аналитической химии и объединенных усилий электроники, физики высоких энергий, кристаллографии и еще многих, многих других наук.

Энергичное сближение, взаимное обогащение различных наук, изучающих сокровенные тайны природы, - типичное явление наших дней. Изменилось и содержание, характер различных областей науки: биология стала, если можно так выразиться, все более химической, химия - физической, а физика математической. Это в союзе с физикой и математикой химия превращается в главную силу в познании многих биологических процессов и расшифровки биологических структур. Именно с помощью химических методов уже расшифрованы структуры сотен важнейших белков и нуклеиновых кислот, выяснено строение антибиотиков, витаминов, гормонов. Получены тысячи новых лекарственных препаратов, созданных путем химического видоизменения природных соединений. Это новейшие антибиотики и биологически активные белки. Химия сыграла особую роль в расшифровке генетического кода и в синтезе простейшего, но настоящего гена.

Но чем могущественней становится наука, тем рациональнее она должна использовать свои возможности.

А накопленный научный потенциал открывает перед исследователями такие перспективы, которые еще вчера казались дерзкой мечтой.

Так, в ближайшем десятилетии все большую роль будут играть исследования строения электронной структуры неорганических молекул и веществ, поиски зависимости свойств вещества от его строения, что необходимо для направленного синтеза соединений и материалов с заданными свойствами.

Наука, все глубже проникая в микроструктуру материи и необъятные просторы Вселенной, раскрывает и новые, неизведанные свойства самой материи. Несомненно, что уже в недалеком будущем она сможет разгадать секреты фотосинтеза и способы управления им. А это значит, что превращение энергии солнечных лучей в потенциальную энергию органического вещества растений станет процессом управляемым.

Именно наука откроет тайну управляемой термоядерной реакции, обеспечив человечество практически неограниченными ресурсами энергии, сохранив и улучшив саму природу. В ее силах уничтожить навсегда голод, нищету, болезни, полностью удовлетворить материальные и духовные потребности всех людей Земли.

Этой великой цели служит и химия, внося свой весомый вклад в интенсификацию курса ускорения.

Попробую проиллюстрировать эту мысль на примере решения продовольственной проблемы.

А она остро стоит сейчас не только у нас в стране, но и во всем мире. И если применительно к нашему государству ее решение означает обеспечение каждого советского человека научно обоснованной нормой питания, то в глобальном, общечеловеческом масштабе этот же вопрос ставится в очень суровой формулировке.

Сможет ли Земля прокормить живущих на ней людей?

Да! Вне всяких сомнений! По данным продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), общий объем производимого в настоящее время в мире продовольствия по калорийности и содержанию протеина даже превышает необходимый уровень (в среднем на душу населения планеты). И тем не менее огромное число людей, особенно в развивающихся странах, голодает. Четверть человечества питается намного ниже допустимой нормы, 30-40 миллионов ежегодно умирает от голода.

В общем, по образному выражению великого русского ученого И. П. Павлова, над всеми явлениями человеческой жизни по-прежнему господствует забота о хлебе насущном. Хлеб и поныне, как и века назад, - самый главный продукт на Земле. Потому что здоровье, физическое состояние и развитие человека в первую очередь зависит от питания. И обеспечение людей всех континентов необходимым количеством пищи - важнейшая, глобальная задача современности. Однако общеизвестно: чтобы решить задачу, необходимо знать исходные данные.

А они таковы: первичным источником питательных веществ для человека (и животных) служат продукты фотосинтеза, осуществляемого зелеными растениями с помощью солнечного света из углекислого газа, воды и минеральных солей. В основе фотосинтеза лежит химическая реакция Н20 + СО2 =02 + 1/6 C6H12O6.

Так что в химическом синтезе, и только в нем, ключ к решению продовольственной проблемы. Возможности ше самих растений беспредельны. Об этом свидетельствует вся практика сельскохозяйственного производства, и мирового и нашего, отечественного, в частности, опыта.

Известны случаи, когда, не внося в почву никаких "допингов" в виде минеральных и органических удобрений, а лишь разумно, со знанием дела эксплуатируя поле, луг, пашню, земледелец неизменно собирал хороший урожай.

Взять хотя бы луга, испокон веков кормившие российские стада. И не рискуя давать квалифицированную оценку возможностям естественного травостоя, сошлюсь на авторитет специалистов-луговодов. Так, директор Всесоюзного научно-исследовательского института кормов имени В. Р. Вильямса (ВИКа), член-корреспондент ВАСХНИЛ М. А. Смурыгин в одном из своих интервью сказал, что луг, который культурно, со знанием биологии растений, почв, водного режима, связей биоценоза (то есть организмов, сосуществующих в его пределах) эксплуатируется, практически неисчерпаем. Например, в хозяйстве института есть опыт, заложенный более 50 лет назад. Это естественный луг со всем его многотравьем. Он никогда не подкармливался удобрениями, не поливался, на нем никогда не производились подсевы.

А между тем его гектар в состоянии целый год кормить самую продуктивную корову.

Подобный опыт осуществлен и с пастбищем. Выпас на нем ведется по специально разработанной методике, обеспечивающей отрастание новых растений, так называемой отавы, взамен уже потравленных, то есть уже съеденных животными. Вот такой бесперебойный конвейер и кормит корову. И не какую-нибудь, а с 6000-килограммовым удоем в год. Как же должен быть плодороден тот луг или пастбище, что 50 лет подряд кормит стадо высокопродуктивных животных, ничего не получая взамен!

Впрочем, растения, в том числе и луговые, поистине достойны уважения. По сути каждое из них - не что иное как посредник между центральным очагом энергии в нашей планетной системе - Солнцем и жизнью на Земле. Это с помощью зеленых растений происходит восполнение органических веществ на Земле, расходуемых человеком в виде пищи, одежды, топлива и других материалов и накопление в запас энергии Солнца в виде химической энергии органического вещества. Поэтому земледелие и является тем звеном, которое с помощью культивируемых растений связывает человека, его творческую деятельность с Солнцем, посылающим на Землю лучистую энергию. Животноводство же преобразует энергию первичных растительных веществ в более ценные продукты питания - мясо, молоко, яйца.

Однако значительная часть энергии кормов затрачивается на обеспечение жизнедеятельности самих животных. Например, переход энергии кормов в продукты животноводства при производстве говяжьего мяса составляет всего 10 процентов, свинины - 20, молока и яиц - 20. Но опыт последних десятилетий показал, что кормовой рацион, сбалансированный по протеину (белки, состоящие из аминокислот, легко усвояемых организмом), обогащенный витаминами, химическими биостимуляторами и минеральными веществами, повышает степень усвояемости кормов, а значит, и продуктивность животноводства. Пример тому - современные птицефабрики:

расход кормовых веществ здесь не превышает двух килограммов на килограмм веса бройлеров.

Значит, органическое вещество, поставляемое нам растением (а это полисахарид - целлюлоза), можно и должно использовать более рационально. А его огромное количество! Только за один год на Земле образуется до 1011 тонн целлюлозы, значительная часть которой вовлекается в биологический круговорот, вступая в различные процессы окисления и распада.

Впрочем, данные о продовольственных ресурсах планеты самые противоречивые. И если советский академик С. С. Шварц оценивает ежегодную первичную продукцию биомассы в 380 миллиардов тонн (при производстве которой из воздуха извлекается 300 миллиардов тонн углекислого газа, из почвы - 5 миллиардов тонн азота и 10- 15 миллиардов тонн других элементов минерального вещества), то оценка тех же возможностей биосинтеза американскими учеными вдвое скромнее.

Но и такие "уполовиненные" ресурсы сказочно велики, и растительного покрова Земли вполне достаточно, чтобы обеспечить продуктами питания сто миллиардов человек. Сто! А нас всего на земном шаре (даже с учетом предполагаемых демографических взрывов) в ближайшей перспективе будет не более двенадцати. Сколь же обильным может быть общечеловеческий стол! Если, конечно, мы научимся противостоять погоде, осуществим химизацию земледелия и животноводства, научимся получать два колоса там, где недавно рос только один, внедрим в практику интенсивные сорта, чрезвычайно отзывчивые на минеральные удобрения и высокую культуру земледелия.

В общем, будем относиться к земле согласно принципам, лаконично сформулированным в старой крестьянской пословице: живи так, будто умрешь завтра, обрабатывай землю так, будто проживешь сто лет. Разумеется, применение минеральных удобрений может дать максимальный эффект, если оно сочетается с другими агротехническими мероприятиями и усовершенствованиями в сельском хозяйстве. Но, с другой стороны, никакая агротехника не может компенсировать недостатка в почве элементов питания растений, и в первую очередь азота, фосфора и калия, а во многих случаях серы и микроэлементов.

Химических проблем в земледелии немало. Важнейшая из них - разработка методов наиболее эффективного применения удобрений. Другими словами, вся суть в том, где, когда, как и в какой мере питать растения.

Ведь в различных почвах недостаток тех или иных питательных элементов и так налицо, а с повышением урожайности вынос их увеличивается, что обязательно должно компенсироваться внесением в почву удобрений.

По мнению К. А. Тимирязева, все задачи земледелия сводятся, по существу, к изучению и созданию необходимых условий питания растений. Справедливость этого утверждения иллюстрируется уроками так называемой "зеленой революции", когда возможности высокоурожайных короткостебельных пшениц оказались полностью не реализованными из-за недостатка в почвах (особенно в старых земледельческих районах) необходимых питательных веществ и отсутствия здесь минеральных удобрений. Полное обеспечение растений минеральными элементами питания - основная задача агрономической химии, создателями которой в нашей стране были К. А. Тимирязев, Д. И. Прянишников и В. Р. Вильяме.

Последний блестяще доказал это на практике. Недаром Всесоюзный научно-исследовательский институт кормов, на опыт работы которого я уже ссылался, носит имя последнего. Плохих, бросовых земель (переувлажнены ли они или страдают от засухи), по мнению ученого, у природы не бывает. Нет плохой земли, а есть плохой хозяин, не понимающий, что именно его полю, лугу, пастбищу нужно, в каких взаимоотношениях они находятся с растениями, на них произрастающими, понять единую биологическую цепочку "почва растение", их единение, взаимное обогащение. Вот к чему стремились В. Р. Вильяме и его соратник А. М. Дмитриев, когда в 1917 году организовали на базе Высших курсов по луговодству при Петровской сельскохозяйственной академии первую в России Станцию по изучению кормовых растений и кормовых площадей. Основоположники отечественного луговодства выбрали для нее не плодородные земли, а болота, топи. Собственно, целью их научного эксперимента и было доказательство положения о том, что луговые растения лечат почву.

Кому приходилось здесь бывать, тот знает, - болот в этих местах нынче нет, а вот лугов - сколько угодно.

Они-то и дали название железнодорожной станции, где находится Всесоюзный институт кормов, - Луговая. Научные разработки этого института и координируемой им сети опытных станций и хозяйств позволили уже сегодня резко повысить продуктивность с каждого гектара естественных лугов и пастбищ до 5-8 тысяч кормовых единиц без орошения и до 12-15 тысяч - при орошении. Более того, современный потенциал кормопроизводства столь высок, что открывает возможность в два с лишним раза увеличить производительность труда в том же луговодстве. Для практического земледелия страны это означало бы ни много ни мало - резкое снижение себестоимости кормов. А их сейчас производят в стране более чем на 380 миллионах гектаров пашни, сенокосов и пастбищ.

Чтобы Продовольственная программа стала реальностью, в 1990 году необходимо колхозам и совхозам получать 540-550 миллионов тонн кормовых единиц. Вот тогда животноводству будут не страшны ни засуха, ни ранние заморозки. Реальны ли подобные планы?

Безусловно. Увеличение же производства кормов должно осуществляться в первую очередь за счет резкого повышения продуктивности природных кормовых угодий.

Как показывает практика работы института и, в частности, его опытного хозяйства "Красная пойма" Луховицкого района Московской области, возможности луговодства беспредельны, размеры естественных угодий в стране колоссальны: 320 миллионов гектаров, освоено же меньше 40 миллионов.

В этом опытном хозяйстве успешно применяются, взаимно дополняя друг друга, все основные виды улучшения естественных угодий. От выкорчевывания кустарника до изменения водного режима с помощью мелиорации, совершенствования структуры почв за счет химизации.

Но самую большую эффективность среди всех мероприятий по повышению урожайности поймы дает внесение минеральных удобрений. Один килограмм азота, например, гарантирует прибавку в сене от 30 до 45 килограммов. Попадешь в такой травостой - и заблудишься.

Так он плотен и силен. В целом же по Нечерноземной зоне на пойменных лугах высокого и среднего уровня (именно так различаются они по характеру стояния вод), считают ученые, внесение 100 килограммов азота на гектар можег дать 60-100 рублей чистого дохода, а 100 килограммов на один гектар так называемых "полных" удобрений (то есть содержащих набор необходимых для развития растений веществ, но уступающих все же по силе воздействия на урожайность трав азоту) - 30- 70 рублей. При этом себестоимость кормовой единицы в зависимости от вида кормов составляет от 2,5 до 6 копеек.

Вот какую отдачу гарантирует химизация естественных угодий страны. А они нуждаются в заботе и уходе, потому что бесчисленное множество поколений людей только брали у лугов и пастбищ силу (ведь скот раньше кормился одними выпасами), ничего не давая взамен. Между тем общеизвестно, что только клевер и другие травы, способные обогащать почву азотом, создали в свое время и славу русским заливным лугам и пастбищам, и открыли возможность перехода от трехпольной системы земледелия (Д. Н. Прянишников называл ее средневековой) к многопольной. А эта система гарантировала, например, после обогащения почвы многолетними травами урожай по 15-16 центнеров с гектара вместо 7, как это было в конце XVIII столетия!

Впрочем, любые барьеры урожайности всегда брались в земледелии с помощью химии, а точнее, с помощью минеральных удобрений. Сравнивая когда-то условия земледелия в Бельгии, Голландии, Дании и других странах Запада с условиями нашей нечерноземной зоны, Д. Н. Прянишников подчеркивал, что почвы на Западе по природе хуже наших, их плодородие есть явление вторичное, оно связано с применением труда и знаний.

И если в климатических условиях Англии и Дании неизвестны засухи Заволжья и сильные морозы зимой, то там нет и солнца Киева и даже летнего солнца Москвы. Тогда как в Подмосковье и во всем Нечерноземье налицо все возможности для интенсивного развития сельского хозяйства. Нужны лишь минеральные удобрения. Простое известкование порой способно сотворить чудо, "погасив" повышенную кислотность почвы. Вылеченная таким образом земля многократно повысит урожайность.

И то же Подмосковье может и должно давать "на круг"

по 50 центнеров зерна с гектара пшеницы, как дают их сегодня лучшие хозяйства зоны. Немногим меньше тонны зерна в пересчете на каждого человека обязывает получить к 1990 году Продовольственная программа.

В этой тонне и фуражное зерно, идущее на корм скоту, но его можно и просто необходимо компенсировать травой, сеном, сенажом, получаемым с естественных и культурных кормовых угодий, а они нуждаются в подкормке минеральными удобрениями, дабы не терялась слава таких знаменитых лугов, как вологодские.

Чтобы возродилось порастраченное, подзабытое уважение к знаменитому вологодскому маслу, пахнущему солнцем, медом, цветами, разнотравье наших лугов должно стать другим, но не в общепринятом смысле высоты трав, их густоты и непроходимости, растения в них должны быть специально подобраны.

При этом необходимо помнить о том, что кормовые достоинства лугов и пастбищ зависят от фазы вегетативного развития растений, от того, какие минеральные вещества накопились в них к этому времени. Так что поклонников народной медицины, собирающих, как правило, свои урожаи в пору цветения, должен огорчить: растение уже потратило к этому времени на собственное развитие лучшие соки. Травы надо брать перед цветением, когда только завязывается бутон. Вот тогда в них сконцентрированы все животворные силы. Корм, заготовленный в истинно сенокосную пору, отблагодарит крестьянина зимой за радивость вкусным и обильным молоком.

На пастбищах, где пасутся животные, должны быть растепяя, обладающие в общем балансе полным набором питательных веществ - от белка, аминокислот до углеводов. Это во-первых. А во-вторых, на таком пастбище должны произрастать высокопродуктивные растения, обеспечивающие хорошую урожайность и планируемый заранее биохимический состав биомассы. И хоть слово (биохимический" никаких вкусовых ассоциаций у нас не вызывает, но все пищевые достоинства, которые так ценятся в продуктах животноводства, определяются именно им. А он, в свою очередь, зависит от свойств самих растений, от почв, на которых те произрастают, от наличия влаги в земле и сроков цветения луга, от минеральных удобрений, которыми подкармливают угодье.

И еще от множества свойств конкретного биоценоза, частью которого и являются данные естественные кормовые угодья.

Именно поэтому и приобретают в наши дни важное значение комплексные исследования по оценке и разработке в системе "почва - животное животноводческая продукция". Несколько упрощенно, в переложении на наши с вами, ежедневные потребности и гастрономические запросы, в окончательном виде решение этой архиважной проблемы представляется так: если сгущенное молоко, которое вы добавляете утром в кофе, пахнет медом и солнцем корова кормилась на лугу клевером, именуемым в простонародье белым, если сыр не крошится под ножом, а режется ровными, маслянистыми, но тугими, не липкими пластами - благодарите пастбище, на котором в избытке цвела фацелия. И тысячу раз прав В. Р. Вильяме, не устававший повторять, - все от земли, от ее щедрот людские богатства.

Формируя луг, пастбище, определяя, чем и как засеять пойму, - помнить о том надо непрестанно. Нельзя забывать и об особенностях интенсификации и специализации самого животноводства. Приходится думать и над тем, какой скот, молочный или молодняк, будет пастись на будущем культурном пастбище.

Только такой дифференцированный подход к земле, к ее возможностям и особенностям эксплуатации и способен дать наивысший экономический результат. Ибо только он и соответствует законам природы. А для нее, как известно, мелочей не бывает. И то, что порой среди многочисленных забот кажется нам пустяками, что упускаем в погоне если не за сиюминутным, то быстрым результатом, оборачивается для земли бедой. Это тоже убедительно доказали ученые.

Взять хотя бы, говорят они, те зоны страны, где традиционно занимаются овцеводством. Как правило, для выпаса животных здесь используют низкопродуктивные угодья, почти непригодные для земледелия. Как же совместить полезное с необходимым? Да и возможно ли такое?

Есть верный и старый способ превращения малоурожайных почв в высокоурожайные - засеять их многолетними травами. Но время торопит, и в надежде обогнать его хозяйства нередко подменяют многолетние травы однолетними кормовыми культурами. Они действительно дают более высокие урожаи. И в скошенном виде - прекрасный корм для животных. А пастбище? Что ж, пастбище при такой неразумной эксплуатации продолжает деградировать.

Но ведь земля дана нам природой одна-единственная на все времена, и никто нам ее не заменит! Да и грядущие поколения спасибо не скажут за то, что мы с вами передне руководствовались только собственной выгодой. Так что же делать в данном конкретном случае? Засевать пастбище многолетними травами, спасая его плодородие, или отдать предпочтение однолетним кормовым культурам, памятуя о продуктивности того же овцеводства?

Ученые давно ответили на этот вопрос. Конечно, следует выбрать многолетние. Да и продуктивность животноводства при умелом ведении хозяйства нисколько при этом не пострадает.

Есть, например, в Омской области совхоз "Русско-Полянский". Поливных земель в хозяйстве нет, осадков выпадает крайне мало - 400 миллиметров в год, а стадо овец из 12400 голов кормится. И приносит сибирякам миллионные доходы. А если посмотреть глубже, то за такую прибыль благодарить нужно все те же многолетние злаковые травосмеси - их здесь почти пять тысяч гектаров. Они - основа здоровья почв, химического сбалансирования в них минеральных веществ.

Впрочем, решение продовольственной проблемы - и в стране, и в глобальных масштабах - отнюдь не сводится только к традиционным способам. И здесь прежде всего необходимо решить проблему выделения и концентрирования пищевых веществ, особенно белков, из зеленой массы растений, древесины и морских растений, а также превращение химическим или биохимическим способом непригодной для пищи органической массы в пищевые продукты. Иными словами, необходимо решить проблему более полного использования растительных веществ.

В принципе все вещества, содержащиеся в растениях, пригодны для питания. Если не животных, то по крайней мере микроорганизмов. А они концентрированный корм для сельскохозяйственных животных.

Современный уровень химической технологии, биотехнологии и микробиологии позволяет получать в большом промышленном масштабе из непищевого растительного сырья моносахариды, этиловый спирт, глицерин, кормовые дрожжи, аминокислоты, белково-витаминные препараты. Сырьем для них служат ежегодно возобновляемые ресурсы полисахаридосодержащих растительных материалов в виде отходов лесозаготовок, деревообработки, промышленной переработки початков кукурузы, шелухи подсолнечпиковых и хлопковых семян и других видов сельскохозяйственного сырья, а также дикорастущих трав и кустарников.

Основной метод переработки растительных отходов -

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548

XML error: Invalid character at line 548


home | my bookshelf | | Создано человеком |     цвет текста   цвет фона   размер шрифта   сохранить книгу

Текст книги загружен, загружаются изображения



Оцените эту книгу