Текст книги "Репортаж из XXI века"

Автор книги: Михаил Васильев

Соавторы: Сергей Гущев
сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 25 страниц)

Такие батареи термоэлектрогенераторов могут также обогреваться солнечными лучами и вырабатывать электроэнергию. Мощность, даваемая ими, будет тем больше, чем большее количество лучистой энергии в единицу времени будет сконцентрировано на них. Сейчас мы можем сказать, что скоро этого типа устройства будут рентабельными. Солнечный термоэлектрогенератор мощностью 40 ватт, сконструированный в гелиолаборатории Энергетического института АН СССР, был опробован еще в 1955 году.

Второй путь был предложен в 1888 году русским ученым А. Г. Столетовым, сконструировавшим первый фотоэлемент, подробно изучившим фотоэлектрические явления. Суть этих явлений заключается в том, что под действием лучей света в некоторых веществах появляется электрический ток, энергия световых лучей превращается в электрическую энергию.

На первых порах КПД этого превращения тоже был очень мал. Еще в 1953 году считали, что он вряд ли будет превосходить 0,6 процента. А уже в 1954 году кремниевые фотоэлементы позволили осуществлять такое превращение с КПД, равным 6 процентам. В 1955 году он достиг 11 процентов. Такие фотоэлементы сейчас производятся в СССР, США, ФРГ… Есть основания предполагать, что их КПД можно «дотянуть» до 15–20 процентов.

Наверное, не надо добавлять, что эти-то вот фотоэлектрические превращения наряду с термоэлектрическими и являются перспективными для преобразования энергии солнечных лучей в электричество. Тоненьким пластинкам полупроводников, в которых возникает порождаемый солнечными лучами поток электронов, суждено заменить громоздкий, неудобный комплекс устройств, состоящий из парового котла, паровой турбины электрогенератора, конденсатора, насосных установок и т. д.

Мы говорили, что даже при КПД, равном 10 процентам, уже целесообразно начинать сооружение гигантских гелиоэлектростанций, покрывая пластинками фотоэлементов гектары и квадратные километры среднеазиатских пустынь. В чем же дело? Ведь такое превращение уже достигнуто. Перспективы дальнейших работ в этой области блистательны. Почему же еще не запланированы постройки этих электростанций в наших планах?

Вот тут-то и пойдет речь о том, что надо сделать, чтобы открыть широкую дорогу гелиоэнергетике. Первое – разработать дешевую технологию получения сверхчистых кремния и некоторых других химических элементов, свойства которых позволяют их применять в фотоэлектрогенераторах.

Может быть, кремний – редкий элемент? Да ничего подобного! В одном ведре обычного речного песка содержится столько кремния, что его с избытком хватит на то, чтобы покрыть пластинками фотоэлемента добрый десяток квадратных метров площади.

Все дело – в технологии получения. Первые граммы сверхчистого кремния, которые были получены в лабораториях, обходились чрезвычайно дорого. Даже сейчас этот материал дорог. Примерно в 100 раз дороже обычного получается «солнечное» электричество.

Мы очень бегло ознакомились с различными направлениями гелио-энергетики. И везде, куда бы мы ни бросили взор, бездна нерешенных вопросов.

Тепловая энергетика. Постройка бань, прачечных, сушилок для фруктов, которые бы не требовали ни грамма горючего и никакого ухода за своими аппаратами, кроме еженедельной очистки поверхности водонагревателей от осевшей пыли, – разве это не благороднейшая задача, которую мог бы взять в свои руки комсомол Туркмении и Казахстана, Грузии и Узбекистана, да и Украины, Молдавии, ибо рентабельная работа таких установок возможна до широты Харькова и Киева? Какую экономию горючего, труда обслуживающего персонала могло бы принести широкое внедрение таких установок! А ведь постройка таких «солнечных предприятий» может быть осуществлена буквально своими руками, она под силу любой колхозной комсомольской организации.

Не меньшую экономию могло бы принести и широкое распространение солнечных кипятильников, кухонь, холодильников, имеющих рабочую площадь зеркал от одного до десяти-двенадцати метров. Однако такие устройства, к сожалению, распространены у нас еще очень слабо. Выпущено в Ашхабаде, например, всего около полутора тысяч солнечных кухонь. Наладить их производство тоже могла бы помочь наша молодежь.

А разве не могли бы принять участие самые широкие массы нашей молодежи в опытах по повышению коэффициента полезного действия хлорофилла? Отвергнутый энергетикой, этот путь использования энергии солнечных лучей бесконечно перспективен с точки зрения сельскохозяйственного производства. Действительно, ведь если поднять КПД фотосинтеза наших сельскохозяйственных растений с одного до двух процентов – это будет практически означать удвоение урожая. Разве не стоит постараться ради этого?

Примечательно, что когда в Риме в 1961 году собралась международная научная конференция по новым источникам энергии – лучам Солнца, ветру и подземному теплу, – то из 250 сообщений ученых 169 были посвящены Солнцу. На выставках СССР демонстрирует сейчас несколько типов солнечных установок: кухня – плита с диаметром зеркала около 1 метра (она заменяет 800-ваттную электроплитку); термоэлектрогенератор на 10–20 ватт с таким же зеркалом и аккумулятором; фотоэлектрогенераторы, способные питать радиоприемник «Минск»; и, наконец, модель солнечной печи для научных исследований. Она создает в тигле температуру 1500–2000 градусов, плавит металлы…

Улучшать эти конструкции и выпускать их сотнями тысяч – заманчивая перспектива.

Конечно, это все задачи нелегкие. Но они, бесспорно, разрешимы. Мало того, они будут разрешены в ближайшем будущем. И может быть, как раз кем-нибудь из читателей книги.

Материалы, которых ждет техника

* * *

Есть целый ряд уже задуманных людьми конструкций машин, интересных путешествий, оригинальных аппаратов, создание которых откладывается на неопределенное время. На то время, когда будет найден материал, который и сделает возможным создание машины, аппарата, осуществимым путешествие. Судите сами:

– Человек не может спуститься в кратер действующего вулкана, потому что не создан еще достаточно жаростойкий и малотеплопроводный материал, из которого он мог бы сшить себе «лаволазный» костюм или построить «подлавовую» лодку.

– Как известно, передача программ телевидения осуществляется в пределах прямой видимости. Следовательно, чем выше антенна телепередатчика, тем дальше возможен прием. Однако максимальная их высота не превышает на сегодня шестисот метров. До сих пор даже не запланировано строительство антенн высотой в два, три, пять километров. И все потому, что нет достаточно прочных материалов, способных выдержать тяжесть такой антенны.

– Мощные электродвигатели можно было бы сделать значительно меньшими по размеру, если бы органическая обмотка проводов могла выдержать температуру в несколько сот градусов.

У инженеров, проектирующих машины, аппараты, сооружения, в распоряжении нет целого ряда материалов, которые им были бы чрезвычайно полезны. Им бы хотелось иметь:

– Металлы, прочные, как сталь, но с меньшим удельным весом, чем воздух. Они нашли бы широкое применение в авиации.

– Вещества – более твердые, чем алмаз, но способные плавиться. Из них отливали бы не только инструменты для обработки алмазов, но и никогда не затупляющиеся ножи, резцы, сверла, долота и т. д.

– Жидкости, способные растягиваться, как резина. Они были бы незаменимы в целом ряде устройств автоматики и телемеханики.

– Смазочные масла, не теряющие вязкости при температуре в тысячу градусов. Нагревательные печи, паровые котлы, прокатные станы… Разве можно перечислить устройства, в которых они могли бы найти применение?

– Ткани, пропускающие жидкости или газы только в одном направлении.

– Металлы, обладающие свойством электрической сверхпроводимости при обычных комнатных температурах.

Металлы, прозрачные, как стекло.

И так далее, и так далее. Можно смело сказать: каждый инженер, создавая новую конструкцию машины, мечтает о материалах, которых еще нет. Он уныло листает страницы справочников, перебрасывает движок логарифмической линейки, осуществляя прикидочные расчеты, и, выбрав, наконец, самый подходящий материал, печально вздыхает. Или мечтает: вот если бы к прочности этого материала да прозрачность того, да упругость третьего, да жаростойкость четвертого… Куда проще, удобнее, меньше, производительнее получилась бы машина!

Но, увы, пока нет ни прозрачных металлов, ни резиновых жидкостей, ни плавящихся алмазов… Мы подчеркиваем это слово «пока», потому что убеждены, будет все это. Будут в распоряжении техники и промышленности вещества с самыми удивительными и причудливыми сочетаниями свойств, кажущиеся фантастическими сегодня. Но, конечно, ив XXI веке будут вздыхать и мечтать конструкторы: им захочется еще большего.

Совершенствование материалов – один из важнейших методов технического прогресса. Внедрения новых синтетических материалов, металлов и сплавов с новыми свойствами требует новая Программа КПСС. Ускоренное развитие химической промышленности, запланированное на ближайшие годы нашей партией и правительством, – одно из средств решения этой задачи. Ведь именно химия дает сегодня в распоряжение людей материалы, которых не знает природа, которые значительно превосходят все то, чем располагал человек в течение многих тысячелетий.

Однако борьбу за новые материалы ведут не только химики. Контрольные цифры семилетнего плана требуют широкого внедрения легированных металлов. Это тоже борьба за новые материалы. Новые сорта цемента, новые марки бензина, новые смеси бетона – это тоже все новые материалы.

В этой главе собраны рассказы ряда ученых о борьбе за новые удивительные материалы, которых ждет техника и которым принадлежит будущее.

Четыре этапа науки о волшебных превращениях

С нами беседует член Президиума Академии наук СССР академик Александр Николаевич Несмеянов, один из крупнейших организаторов советской науки. Он избрал своей узкой научной специальностью металлоорганическую химию. Его труды в этой области переведены на многие языки. Ученые всего мира называют «диазометодом Несмеянова» одну из важнейших реакций синтеза металлоорганических соединений. О будущем удивительнейшей из наук, о будущем науки о чудесных превращениях веществ —

химии – и просим мы рассказать ученого. После короткой паузы ученый начинает рассказ.

– Да, у моей молодой науки, у органической химии, большое и прекрасное будущее. Эта стремительно развивающаяся наука уже имеет огромные достижения и несравненно больше обещает в будущем.

На первом этапе молодая органическая химия – наука, родившаяся из слияния «растительной» и «животной» химии, – занималась только изучением веществ живой природы. Но уже во второй трети прошлого века она вступила на путь самостоятельного творчества. Ее первая победа заключалась в создании веществ, находящихся в организмах. Правда, она шла особыми, а не заимствованными у живой природы путями. Так органическая химия начала свой основной путь – путь синтеза. Идя этим путем, химики сумели синтезировать и органические вещества, которых нет в природе, такие, например, как вещества синтетического волокна – капрон, как нитроглицерин или тротил – взрывчатые вещества, широко используемые в технике. Зоологи не знают животного, шерсть которого состояла бы из капрона. Ботаники не встречали растения, в клубнях или семенах которого откладывался бы тротил. Нет, молекулы этих и многих других органических веществ-красителей, не существующих в природе, лекарственных веществ, более интенсивных, чем природные, моторных топлив высокого качества созданы человеком. Это было второй великой победой органической химии.

Революционное значение этих побед для техники можно иллюстрировать примером из истории промышленности красителей. Пушкин и Гоголь были одеты в костюмы, окрашенные красками только растительного или животного происхождения. В этом смысле их одежда принципиально не отличалась от одежды древних египтян и римлян: В настоящее время в нашей одежде нет ни одной нитки, окрашенной с помощью таких красителей. Ваши костюмы окрашены только искусственными красителями.

Когда-то огромные площади пахотной земли в Центральной Европе засевались мареной, из корней которой добывали ализарин, окрашивающий ткани в кумачовый цвет. Полученный из растений ализарин уходит в прошлое, уступая место более совершенным красителям, уже не похожим на природный. То же произошло с культурами вайды и других индигоносов, служивших для получения синей краски индиго. Вряд ли можно сомневаться, что та же участь постигнет культуры каучуконосов. Ведь уже существует целая гамма синтетических каучуков, одни из которых подобны естественному, другие являются вариантами его строения и свойств, а третьи не имеют ничего общего с ним по составу, но имеют новые ценные свойства, которых нет у природного каучука.

Для большинства людей техническая революция конца XIX века, когда в течение всего двух десятков лет естественные красители были заменены искусственными, прошла совершенно незаметно. И также далеко не все замечают происходящую сейчас еще более грандиозную замену многих естественных материалов, имеющихся в нашем обиходе, искусственными.

Многое из того, о чем мечтали люди в прошлые века и десятилетия, облекается в плоть, переходит из мира фантастики в реальность сегодняшнего дня. Совершенно незаметно начало входить в наш повседневный обиход искусственное волокно. Надевая рубашку из искусственного шелка, вряд ли кто-нибудь вспоминает о чудесном превращении елового полена, ставшего тонкой тканью этой рубашки. Еще более интересны чисто синтетические волокна, получаемые из материалов, не имеющих отношения к живой природе. Капрон, нейлон, полихлорвинил и многие другие волокна, более красивые, прочные, гигиеничные, чем естественные, уже широко идут для производства разных предметов, одежды и обуви. А недавно вы узнали и об искусственном каракуле, изготовленном в СССР из волокна «анид». Искусственный мех быстро вытесняет натуральный так же, как заменители кожи вытесняют кожу естественную.

Я нисколько не сомневаюсь, что естественным волокнам, кожам и мехам, так же как и естественным красителям, придется в будущем окончательно и бесповоротно уступить свое место искусственным материалам. Ведь химики уже могут создать и, бесспорно, будут создавать волокна и ткани с заранее установленными свойствами, несравненно более высокими, чем у естественных материалов.

Бесспорно, люди в XXI веке будут одеты только в искусственные ткани, будут иметь обувь, изготовленную из искусственной кожи, и шубы из синтетического меха, будут окружены предметами, сделанными из искусственных материалов.

Такими материалами, которых тоже не знает природа, мы широко пользуемся уже сейчас. Ваша автоматическая ручка и расческа, радиоприемник и выключатели изготовлены из пластмассы. Ни пластмассовых скал, ни пластмассовых стволов деревьев, ни пластмассовых рогов животных не описывали никогда самые отчаянные путешественники. Этот материал также создан человеком не в подражание природе. Но он больше отвечает нашим требованиям, имеет лучшие свойства, чем природные материалы, и поэтому начинает теснить их по всему фронту.

Целые эпохи в истории материальной культуры человечества названы по имени того главного материала, которым пользовались люди на той или другой ступени своего развития. Было время – поднятый с земли камень, обтесанный другим камнем, был единственным орудием человека. Каменным веком названа эпоха в жизни человечества, тянувшаяся тысячелетиями. За ней шел бронзовый век, железный век. Оставив в стороне общепринятую историческую периодизацию, я с убежденностью могу утверждать, что теперь мы вступили в век искусственных материалов, век пластмасс.

Пластмассы, прочные, как металл, начинают изгонять из производства металлы. Уже найдены пластики, столь же стойкие против кислот и щелочей, как платина. В скульптуре уже применяется пластмасса – здесь придется отступить мрамору. В новых троллейбусах, которые видят москвичи на улицах своего города, обычные силикатные стекла, ведущие свое происхождение от финикийцев, заменены органическим стеклом – гораздо более легким, более прозрачным, пропускающим ультрафиолетовые лучи. Пластмассы, упругие и красивые, могут в конце концов вытеснить полированное дерево.

Уже сегодня автомобиль изнутри отделан пластмассой, имитирующей дерево. Если заглянуть в XXI век, то в обиходе этого столетия не так-то просто будет найти предмет, изделие не из пластмассы, а из веществ, взятых в неизменном виде из природы.

Все, о чем я здесь сказал, – победы органической химии, оперирующей методами» неизвестными организмам живой природы. Я уже говорил о том, что с самого начала своего развития органическая химия разошлась с природой. Даже создавая те же вещества, которые имеются в природе, она шла своей дорогой, не повторяя метода, которым то же самое делает природа. А ведь живая природа синтезирует свои вещества соблазнительно просто и быстро. Стоит вспомнить о работе нашего пищеварительного аппарата, разбивающего пищу на элементарные структурные «кирпичики», и о синтезе в клетках нашего тела, слагающего из этих «кирпичиков» сложнейшие вещества тканей – мышц, костей, мозга.

Искусственный каучук мы получаем путем, ничего общего не имеющим с синтетической лабораторией растения каучуконоса. Операции завода синтетического каучука, часто требующие высокой температуры, в живой клетке заменяются тончайшими воздействиями на каждой стадии процесса разнообразных энзим (ферментов), ускоряющих и направляющих реакцию.

Овладение этими путями природы, этим сложнейшим механизмом химического превращения будет третьей великой победой органической химии, в будущем имеющей тенденцию слиться с биохимией. Я убежден, что химия сможет отпраздновать эту победу еще в нашем веке.

В начале этого нового этапа истории органической химии – энзиматической химии – мы, вероятно, овладеем секретами производства веществ, которые изготовляются и в живых лабораториях природы А затем наступит время – от него мы сейчас еще очень далеки, – когда этими свойственными живой природе путями мы будем получать вещества, которых и природе нет.

Итак, в истории синтетической органической химии мы видим такие основные этапы. Первый – синтез имеющихся в растениях и животных веществ неизвестными природе методами. Второй – создание подобными же синтетическими методами безграничного разнообразия веществ, которых в природе нет. Третий этап – создание методами живой природы (энзиматическими путями) веществ, содержащихся в организмах. И, наконец, четвертый, целиком относящийся к будущему, когда этими же энзиматическими методами мы будем получать и новые, не существующие в природе вещества, создавая для этого небывалые энзимы.

Сейчас трудно говорить о том, к каким практическим результатам приведут эти еще не хоженые сегодня пути органической химии, но они могут быть еще более грандиозными, чем все то, о чем я уже говорил. В овладении секретами хлорофиллового зерна, внутриклеточных превращений веществ в живом организме, может быть, таится технология будущих заводов искусственных пищевых продуктов, которые будут далеко превосходить по качеству, целесообразности состава и усвояемости сегодняшние естественные продукты. Люди тогда найдут способ использовать солнечную энергию гораздо производительней, чем посредством растений.

Паутинка, заменяющая канат

Материалы будущего…

В одном из романов знаменитого английского фантаста Герберта Уэллса рассказывается о веревочной лестнице, канаты которой были не толще паутины. Между тем они выдерживали вес нескольких человек одновременно, и, казалось, разорвать их невозможно.

Что это было? Сплав удивительной прочности? Необыкновенное искусственное волокно? Писатель не дал ответа на этот вопрос. Взглядом художника, а не инженера видел он будущее.

– Вероятно, паутинки уэллсовской лестницы были сделаны из, чистого железа, – сказал нам член-корреспондент Академии наук СССР Иван Августович Одинг, большой специалист в области прочности металлов. – Да-да, из чистого железа.

– Простите, но ведь чистое железо – это мягкий, податливый, пластичный металл, – возразили мы. – Временное сопротивление разрыву у него едва-едва достигает 20 килограммов на квадратный миллиметр. Чистое железо значительно менее прочно, чем сталь. Ведь именно сталь идет на самые ответственные, самые нагруженные детали машин и механизмов, а не чистое железо.,

– Да, вы правы, – ответил, улыбнувшись, ученый. – Но дело значительно сложнее. Для того чтобы разобраться в нем глубже, оглянемся назад.

Знаете ли вы, что все те машины, с которыми мы имеем дело сегодня, было бы невозможно построить, если бы их создатели располагали только материалами, существовавшими в начале нашего века? Что был бы невозможен не только реактивный самолет и газотурбинный двигатель, но что и обычный автомобильный мотор оказался бы раза в два-три тяжелее сегодняшнего? А это именно так.

В те дни, когда я еще был студентом – это совпало с годами первой мировой войны и Великой Октябрьской революции, – чугун имел прочность всего около 8 килограммов на квадратный миллиметр. Хорошие заводы гарантировали 10 килограммов на квадратный миллиметр.

А сегодня чугун выдерживает 70–80 килограммов на квадратный миллиметр.

Легкие сплавы в те времена тоже имели пределом прочности 6–7 килограммов на квадратный миллиметр.

А современные сплавы алюминия позволяют доводить нагрузку до 55–60 килограммов на квадратный миллиметр. Грубо говоря, нам, металловедам, удалось повысить за эти годы прочность металлов, имеющих коренное значение в машиностроении, примерно в 8—10 раз.

Это грандиозная победа. Вот цифры, которые позволяют представить ее величественные результаты.

Вес двигателя внутреннего сгорания на одну лошадиную силу в 1900 году составлял 250 килограммов. Сегодня вес авиационного дизеля на одну лошадиную силу не достигает и килограмма!

Вес пароэлектрического агрегата электростанции на одну лошадиную силу снизился по сравнению с началом века, когда он достигал примерно 150 килограммов, до 4–5 килограммов!

Казалось бы, успех колоссальный. Он был достигнут двумя основными путями: во-первых, легированием металла, то есть добавлением в его состав незначительных в процентном отношении упрочняющих присадок; и, во-вторых, разработанной системой термообработок, вызывающих выгодные для нас изменения в кристаллической структуре материалов. Оба из этих путей не пройдены еще до конца ни наукой, ни практикой. Дальнейшее упрочение, повышение качества металлов будет достигаться и за счет новых присадок, и за счет новых методов механической и термической обработок. И, вероятно, идя по этим путям, мы сможем в течение ближайшего десятилетия поднять прочность стали от 200 килограммов на квадратный миллиметр, уже достигнутых сегодня, до 300 килограммов на квадратный миллиметр. Если быть оптимистичным, можно ожидать, что будут достигнуты и 400 килограммов на квадратный миллиметр. Ну, а где же тот верхний предел прочности металла, к которому мы можем стремиться?

Этот предел указали физики. Они определили величины межатомных связей. И по их теоретическим расчетам оказалось, что прочность простых чистых металлов должна быть в тысячи раз выше тех, которые мы сегодня считаем своим предельным блистательным достижением.

В тысячи раз! Представляете себе?! Не в два, не в десять, а в тысячи раз! Вот она – паутинка, которая выдержит вес десятка людей! Вот они – мосты, фермы которых похожи на кружево, башни телевизионных центров в десятки километров высотой, воистину почти невесомые самолеты.

Листая страницы научно-фантастических романов, рассматривая иллюстрации в них, я всегда удивлялся массивности изображаемых машин и сооружений. И писатели и художники стремились их сделать величественными. А ведь в будущем вероятнее всего ожидать сверхлегкие пластмассовые дома, крохотные, но очень мощные и производительные машины, ажурные, кружевные Мосты. И на рисунках они должны быть такими, чтобы у меня, человека, всю жизнь проработавшего над вопросами прочности, голова кружилась при одной мысли о необходимости вступить на такой мост.

Непосвященных людей, да нередко и посвященных, прямо-таки гипнотизируют величественные цифры веса многих наших машин и сооружений. Миллионы кубометров бетона, сотни тысяч тонн стальных конструкций, десятки или сотни тонн веса той или иной машины. Совсем еще недавно было время, когда мы выпуск, например, паровых котлов заводом измеряли не в сотнях тысяч тонн их паропроизводительности, не в штуках даже, а в весе металла, который пошел на их производство. Ну и старались, конечно, изготовители «вогнать» в эти паровые котлы как можно больше металла, чтобы были повыше цифры, побольше выполнение плана. А ведь эти цифры – вопль о низком состоянии техники.

Надо, во всех случаях надо, что бы ни создал инженер – самолет или паровой котел, гидроэлектростанцию или гидравлический пресс, автомобиль или телевизор, – важнейшей характеристикой машины считать отношение веса ее к единице производительности. И только если это отношение оказывается ниже, чем у аналогичных уже существующих машин, считать машину новым словом в технике… Но мы отвлеклись…

Как же согласовать теоретическую прочность металла с ее практической прочностью? Почему между ними существует такой гигантский разрыв? Почему еще невозможно осуществление уэллсовской лестницы?

Лет двадцать– двадцать пять назад два ученых – английский физик Тэйлор и член-корреспондент нашей Академии наук Я. Н. Френкель – независимо друг от друга пришли примерно к одинаковому мнению по этому вопросу. «В металле, его кристаллической структуре, есть определенные несовершенства, структура их действительная не соответствует теоретической. Эти несовершенства и являются причиной их низкой прочности». Примерно таким был их вывод.

Попробуем разъяснить это следующим примером. Представьте себе комнату, заполненную футбольными мячами так, что их центры образуют вершины куба. Допустим, что мячи будут лежать не строго равномерно: в их расположении будут пропуски, места смещений и другие искажения точно математической укладки. Видимо, нечто подобное происходит и в кристаллической решетке металлов. В большинстве случаев металлы кристаллизируются в кубической системе, то есть атомы располагаются по углам куба. Определенные несовершенства в их укладке и вызывают катастрофическое падение прочности металла.

Сколько споров было вокруг этой гипотезы! Одни ее признавали, другие считали ересью. Но факты неумолимо подтверждали ее соответствие истине. Прежде всего совпала расчетная прочность металла, – если учесть имеющиеся в нем определенного вида несовершенства, их назвали дислокациями, – с той прочностью, которую мы имели в действительности. А затем этот затянувшийся спор в науке судом фактов, как всегда, был решен в пользу истины. Огромную роль при этом сыграли свидетельские показания электронного микроскопа. Дислокации, которые объявлялись несуществующими, а гипотеза о их существовании – слишком искусственной, удалось увидеть и даже заснять на кинопленку.

Дальнейшие, исследования выявили примерно такую картину. Дислокации получаются в металле в первые же мгновения его затвердевания з литейной форме. Оказывается, кристаллизация из расплава с образованием дислокаций идет с меньшей затратой энергии, чем без дислокаций. А затем, при дальнейшей обработке – ковке, прокатке, волочении металла – мы увеличиваем количество этих дислокаций.

Интересна и еще одна особенность. Минимальную прочность металл имеет при совершенно определенном количестве этих дислокаций. Если мы увеличим их количество – это происходит, например, при прокатке, – металл становится прочнее. Чем больше дислокаций – тем прочнее металл. Вот по этому пути – увеличения числа дислокаций – и шли наука и практика металлургии в последние десятилетия, не предполагая о существовании дислокаций.

Но от этого минимума прочности есть и другой путь к упрочению металла – уменьшение числа дислокаций. И этот путь гораздо эффективнее. Именно он может обеспечить нам создание материалов невероятной прочности.

Кстати, первые образцы такого материала без дислокаций уже получены. Правда, это пока лабораторные образцы, крохотные столбики чистого железа, выдерживающие растяжение не в 20 килограммов на квадратный миллиметр, как наше сегодняшнее «чистое» железо, а 1400 килограммов на квадратный миллиметр. Это почти фантастическая прочность, приближающаяся уже к той, которую предсказывают физики-теоретики.

Получают такой металл очень сложным методом. В специальной установке создается облако парообразного хлористого железа, нагретого до определенной температуры. Затем железо восстанавливается водородом. Водород соединяется с хлором, а атомы железа кристаллизуются на охлаждаемой пластинке в виде длинных кристаллов толщиной всего в несколько микронов. Эти нитеобразные кристаллы ученые назвали «усами».

Перед нами сейчас стоит задача – найти промышленную, применимую в заводских условиях, технологию изготовления такого бездислокационного металла. Если бы это удалось и мы начали выпускать большие количества такого металла, это бы было равносильно удвоению, удесятерению, увеличению в сотни раз мощности нашей металлургической промышленности. Инженеры XXI века, используя такой металл, будут расходовать его на тех же сооружениях в 10 и 100 раз меньше, чем расходуем мы сегод-нЯг Появятся кружевные мосты и невесомые самолеты, о которых сегодня уже имеют право мечтать не только фантасты, но и ученые,

Методы получения сверхпрочного металла ищем мы, ученые, в своих лабораториях. Но это отнюдь не значит, что он будет найден в академическом институте доктором технических наук, а не студентом или сварщиком, И чем больше людей включится в эту работу, тем скорее она будет выполнена.

По каким путям пойти в поисках этого метода – сейчас сказать трудно. Удивительной прочностью обладают молекулярные пленки – ну, например, стенка мыльного пузыря. Вероятно, в укладке молекул в таких стенках тоже нет дислокаций. Может быть, от молекулярных пленок, а не от железных «усов» надо идти в поисках металла, которому принадлежит будущее. Но я могу утверждать совершенно твердо: задача управления дислокациями в металле будет решена. Причем будет решена в самые ближайшие годы или десятилетия. Удивительные металлы, которые до этого существовали только в романах фантастов, станут реальностью. Техника вслед за наукой движется вперед все более убыстряющимся темпом. Все, конечно, видели на фотографиях первые автомобили начала этого века, похожие на пролетки, из которых выпрягли лошадей. Какими они кажутся примитивными! А я убежден, что автомобили конца века будут еще меньше походить на сегодняшние, чем наши походят на эти вчерашние пролетки. И одним из революционных решений, которые определят дальнейшее стремительное движение техники вперед, будет создание бездислокационного сверхпрочного металла.