Создано человеком
Шрифт:
Мне, например, посчастливилось стоять у истоков повой области научных исследований. Дело в том, что еще в 1979 году в одной из лабораторий нашего института, руководимой профессором В. Б. Лазаревым, впервые в стране были получены путем химического синтеза и исследованы сложные оксиды редкоземельных элементов. Тогда же ученые ИОНХа установили сенсационный факт: оксокупрат лантана и твердые растворы на его основе обладают металлическим характером электропроводимости. Пролежав в лаборатории 8 лет, ионховские образцы этих удивительных материалов прекрасно сохранили, как установлено исследованиями Института физических проблем АН СССР в 1987 году, способность к переходу в сверхпроводящее состояние. И в том, что сегодня на образцах оксидной керамики
А что означает прорыв в сверхпроводимость, известно не только физику и химику. Это шаг к невиданным успехам научно-технического прогресса. История этого поиска началась давно. Еще в 1911 году голландский физик Камерлинг-Оннес, работая с ртутью, установил удивительный факт: при температуре, близкой к абсолютному нулю, этот металл терял электрическое сопротивление. С тех пор во имя заманчивой мечты о создании миниатюрных генераторов гигантской мощности и линий электропередачи без потерь на сопротивлении и работали физики и химики планеты. Вот как рассказала об этом в одной из своих публикаций "Правда".
"В 1964 году американский ученый В. Литтил и советский академик В. Гинзбург предложили новые подходы к повышению критической температуры сверхпроводпиков. Затем эта задача была проанализирована в коллективной монографии "Проблема высокотемпературной сверхпроводимости", изданной в 1977 году под редакцией В. Гинзбурга и Д. Киржница. И вот в конце 1986 года швейцарские ученые Дж. Беднорц и К. Мюллер сообщили об открытии сверхпроводимости керамики лантан - барин - медь - кислород при температуре, превышающей 30 градусов Кельвина. Вскоре пришли сообщения из Японии, США, Китая о сверхпроводимости керамики лантан - стронций - медь кислород при температурах 40-50 градусов Кельвина. Аналогичные результаты были получены в ряде институтов и вузов нашей страны.
А совсем недавно в США и у нас в лаборатории, руководимой А. Головашкиным в Физическом институте АН СССР, потолок рекордной сверхпроводимости был поднят до 90-100 градусов Кельвина".
Разумеется, говорить о незамедлительном внедрении в практику новых керамических материалов значило бы обгонять события. Они еще в стадии изучения и продолжают удивлять исследователей самыми неожиданными "сюрпризами".
Потребности промышленности и сельского хозяйства столь велики и разносторонни, что не предвосхити их наука на самых "горячих" направлениях, не задумайся заранее над тем, что, в каких количествах и когда им может понадобиться тот или иной ресурс, разрыв между запросами экономики и реальными возможностями ихудовлетворения давно бы заявил о себе со всей остротой и бескомпромиссностью. И если этого все же не случается, по крайней мере в катастрофической форме, то только благодаря неизменно опережающему развитию фундаментальных наук, их уникальному свойству видеть дальше, зорче, обобщенней наук прикладных.
Но не только предвидением отличаются они от отраслевых своих "коллег". У них качественно иной характер оценки, даже, казалось бы, давно знакомых, известных явлений и фактов. Общеизвестно, например, что девяносто девять процентов земной коры составляют кислород, кремний, алюминий, кальций, магний, натрий, калий, водород, титан. Как легко сосчитать, всего девять элементов. Все остальные можно назвать редкими. По крайней мере, так обстоит дело с позиции здравой практики.
Однако химики - представители академической науки - к группе редких относят лишь меньше половины из них (не считая искусственно полученных, практически в природе не встречающихся). Таких элементов тоже немного -= около сорока. Причем, и название "редкие" ученые употребляют весьма условно, обозначая им, что данный элемент или мало
Ни в коем случае. Ибо их многие возможности и свойства уже познаны, разгаданы и с успехом используются в разных отраслях промышленности, в свою очередь, стимулируя развитие науки и техники.
А вот германий, цирконий, церий, в сотни раз чаще встречающиеся в земных недрах, мы и поныне относим ь редким элементам.
Правда, совершенствование наших знаний постоянно вносит изменения в эту условную классификацию. Так, совсем еще недавно сурьма, ванадий, молибден, вольфрам и титан считались редкими. Ныне они настолько изучены и освоены, что уже таковыми не числятся. А их многочисленные сплавы, обладающие широчайшей гаммой возможностей, исправно служат интересам научнотехнического прогресса.
И все же "семейство" редких все еще велико. К нему относятся: литий, рубидий, цезий, бериллий, галлий, индий, таллий, германий, цирконий, гафний, ниобий, тантал, селен, теллур, рений, радий, актиний, протактиний, а также благородные газы.
Вот какой солидный список. Его бы весь заставить потрудиться на нужды народного хозяйства!
Значительная часть группы редких элементов, так называемые редкоземельные элементы - лантан, лантаноиды и близкие к ним по положению в периодической системе элементов, по свойствам, характеру образуемых соединений и геохимическим признакам скандий и итрпй - все они относятся к переходным металлам с достраивающимися электронными оболочками. Это определяет не только их свойства в металлическом состоянии, но и свойства образуемых ими соединений, в частности, соединений с неметаллами: водородом, бором, углеродом, азотом, кислородом, кремнием и серой.
Именно возможности широкого варьирования состава соединений редкоземельных металлов с неметаллами обеспечивает разнообразие физических и химических свойств, полученных на их базе веществ и материалов с заранее заданными свойствами (электрическими, магнитными, оптическими, механическими и химическими) для самых различных областей новой техники. Так что стабильный повышенный интерес к редким элементам вполне объясним.
Может ли, скажем, ту же космонавтику, металлургию или физику твердого тела оставить "равнодушными?" такое свойство редких элементов, как высокая термическая устойчивость? А ведь она у них, ч го называется, суперсупер. Гафний, ниобий, тантал и рений, например, плавятся при температуре свыше 2 тысяч градусов Цельсия.
Высокой огнеупорностью характеризуются их окислы, а температура плавления карбидов этих же элементов превышает 4 тысячи градусов. Но наибольшая тугоплавкость все же у смешанного карбида титана и гафния. Он плавится при 4125 градусах Цельсия.
Или другое достоинство редких элементов - их химическая инертность. Такое качество просто неоценимо в экстремальных условиях. Это на их основе создают специальные огнеупорные керамические материалы, жаропрочные и коррозионно-стойкие сплавы. Они с успехом применяются и в качестве легирующих добавок при производстве специальных сталей, многократно повышая их механические и термические свойства.
Удивительно ли, что в последние три десятилетия исследования в этой области химии стали развиваться особенно интенсивно? То срабатывают мощнейшие стимулы развития науки - запросы и требования техники.
И отмахнуться, отгородиться от них невозможно. Иначе неумолимый научно-технический прогресс просто отбросит с пути замешкавшуюся область изысканий, найдя поддержку и опору в других близких областях. Именно поэтому создание новых материалов, обладающих такими свойствами и такими качествами, в которых отечественная промышленность может нуждаться, скажем, через два, а то и три десятилетия, дело уже сегодняшнего дня.