Химия завтра - Ляпунов Борис Валерианович (читать книги бесплатно полностью TXT) 📗
Полупроводники сейчас очень дороги, и они работают пока только в приборах и радиоэлектронной аппаратуре. Полупроводники сейчас — сверхчистые вещества, а добиться сверхвысокой чистоты — труднейшая задача.
Иное дело, если полупроводник полимерный. Более дешевый, потому что сырья для него пока вполне достаточно, потому что получать его оказалось бы проще и сделать из него удастся что угодно — и ткани, и пленки, и волокна, и порошки. Решилась бы проблема мощных преобразователей света и тепла в электроток.
Среди полимерных полупроводников есть и такие, которые могут служить катализаторами. Вот прекрасный материал для стенок химических реакторов! Но живая клетка — тоже реактор. И, создавая искусственные полимеры, мы тем самым делаем шаг к живой природе, учимся у нее и разгадываем ее загадки.
Это — полимеры самого ближайшего будущего. Это заказ, который химия начинает выполнять уже сегодня. И он показывает, что химия действительно сможет удовлетворить самого прихотливого заказчика.
Синтетическая ткань должна быть не только прочной, но и красивой. Синтетические волокна надо окрасить. Дело, казалось бы, несложное: заготовка для полимерных волокон представляет собой расплав, жидкость. Добавить туда краску — что может быть проще?
Однако… Жидкость может быть горячей — значит, краситель должен быть теплостойким. Волокно и краситель — оба детища химии — не должны вредить друг другу. И, наконец, ткань носят, а значит, стирают и гладят.
Если волокно выдерживает все это, должна выдержать и краска. От красителя требуется, кроме того, чтобы он не выцветал на свету и не линял.
Хотя созданы многие тысячи красителей, такого идеального сочетания качеств нет ни в одном. Далеко не для всех искусственных тканей подобраны подходящие красители.
На палитре у художника несколько чистых тонов. Из них он составляет все нужные ему оттенки. А сколько таких основных цветов должно быть в палитре химии? Пока их приходится создавать много.
Но обходятся же полиграфия и цветное кино всего тремя красками — желтой, голубой и пурпурной. Может быть, и для химических волокон хватит той же тройки?
«Если такую идею удастся осуществить, это будет настоящей революцией и в химии красителей, и, главное, в производстве полимерных изделий — красивых, долговечных», — говорит советский химик Е. П. Фокин.
Еще одна задача для создателей полимерного мира.
Сверхпроводящий полимер? Проводник, который проводит ток без потерь, и к тому же при комнатной температуре? Может ли существовать подобное чудо?
Ведь известно, что сверхпроводимость в металлах наступает лишь при сверхнизких температурах. Для электропередач это не годится — линию пришлось бы охлаждать жидким гелием, что на Земле, конечно, совершенно невозможно. Поддерживать глубокий холод удалось бы только в космосе, но там вряд ли понадобилось бы тянуть провода для передачи энергии.
Фантасты до сих пор мечтали лишь об аккумуляторах из сверхпроводников, где запасалась бы электроэнергия от космических гелиостанций. Такой энергосклад можно было бы переправлять на Землю, защитив его жидким гелием.
А теперь химия предлагает иное решение — пригодное для земных нужд. Теория предсказывает возможность создания полимерного сверхпроводящего материала. Он будет сверхпроводником при комнатной, а может быть, и более высокой температуре. Это — реальное будущее, но оно кажется нам теперь столь же удивительным, как мечта фантаста. Каким же оно видится ученым?
Передача энергии без потерь — совсем без потерь! Сверхмощные электромагниты. Электрические машины, работающие практически вечно. Новые совершенные ускорители частиц и счетно-вычислительные устройства. Это пока не слишком удивляет. А дальше?
Сверхпроводниковые электромагниты будут парить на своеобразной подушке, образованной магнитным полем. «Пассажиры и груз проносятся без трения над дорогой со сверхпроводящим покрытием, как на ковре-самолете; или представим себе катание на магнитных лыжах по сверхпроводящим склонам…» Такую картинку рисует американский физик профессор А. Литтл.
Очень многого ждет от химии космонавтика.
Вот заметка о настоящем; она рассказывает о том, что есть уже сегодня.
В пакете — порошок. По обеим сторонам его — горючие слои. Их поджигают, и материал начинает вспучиваться от тепла, и вырастает… палатка или домик.
Не наводит ли она на размышления о будущем — о домах, которые растут на наших глазах «сами по себе»?
Подобные дома могли бы найти применение при возведении построек на Луне. Конструкцию их пришлось бы сделать несколько иной. Заготовкой послужила бы ткань, пропитанная синтетической смолой. Она мягкая, и ее легко уложить в пакет. Если затем пустить раздувающий газ, то дом примет нужную форму, скажем, шара. А далее газообразный же катализатор заставит смолу превратиться в твердый полимер.
В перспективе — пластмассы, способные служить одновременно и конструкцией и горючим. Из них можно будет сооружать баки для двигателей космических кораблей.
Поиски новых полимеров и сплавов тем более нужны, что в космосе материал должен работать и при высоких и при сверхнизких температурах, в вакууме и невесомости.
Диапазон применений химических материалов обширен. Из специального пластика можно изготовить «липкую» обувь для космонавта и облицовку кабины космического корабля: человек сможет спокойно ходить, будучи невесомым.
Силиконовым полимерам не страшна радиация, они не теряют эластичность при температурах даже близких к абсолютному нулю и не боятся также температур высоких, не проводят электроток — вот, видимо, один из перспективных материалов для космического скафандра.
И еще одно: космонавтов надо обезопасить от «чужих» микробов, если они встретятся на незнакомых планетах. А это вполне вероятно — микробная жизнь вездесуща! Поэтому для изготовления одежды космонавтов будет использована бактерицидная ткань. В молекулы такой синтетики введут вещества, убивающие бактерии и грибки.
Если на какой-нибудь планете встретятся окислы азота, то космонавтам понадобятся противокислотные костюмы, ибо это ядовитые вещества, которые, соединяясь с водой, дают азотную кислоту.
Выдвигалась химическая гипотеза природы Марса. Не придает ли ему красноватый цвет двуокись азота? Не состоят ли белые шапки у полюсов из твердой четырехокиси? С потеплением края шапок превращаются в тяжелый рыжий газ, который ползет к экватору. Появляются и зеленые пятна из-за других окислов азота. Пыльные бури тоже могут быть обязаны своим происхождением азотным соединениям, которых в теплое время становится больше. И вот в такой необычной обстановке — если подобное предположение верно — можно было бы высадиться только в кислотоупорном скафандре.
Атмосферы планет-гигантов содержат аммиак и метан. Поэтому, чтобы защитить лабораторию-автомат, предназначенную для разведки такой планеты, понадобятся материалы, на которые не действовали бы агрессивные газы.
«Лунная архитектура — это зарытые в грунт жилые и рабочие помещения, подземные — вернее, подлунные — залы с серебристыми сводами, переходящими в неестественно тонкие колонны, легкие металлические зонты и навесы над входами и площадками для транспорта, огромные, сияющие на солнце спины аэростатических конструкций над строительными площадками и горными выработками, необычные формы оранжерей, тончайшие и высокие мачты радиосвязи».
Таким представляется облик лунных поселений архитекторам. Чтобы претворить их проекты в жизнь, от химиков потребуется, прежде всего, синтетический материал для куполов, армированные пластики для опор и легкие сплавы для навесов и мачт. Понадобится и новое остекление для оранжерей — пропускающее ультрафиолетовые лучи, стойкое против радиации и микрометеоритной бомбардировки.
Внутреннюю обшивку для подлунных помещений тоже устроят из надувных элементов. Такие конструкции удобно доставить на Луну, удобно и собрать из них станцию — если, конечно, пленки будут легкие, тонкие и прочные. Под надувными куполами люди смогут обходиться без скафандров. Если же все-таки метеорит его пробьет, то будет время перейти в другие этажи. Пробоину в куполе нетрудно заделать.
