Создано человеком
Шрифт:
"Если вы полагаете, что биохимия - это органическая химия живых систем, вы ошибаетесь; биохимия - это координационная химия живых систем".
Отсюда можно сделать только один вывод - усилить исследования в этой важной области химии. Синтез новых соединений, изучение их свойств и возможностей использования в медицине - одна из актуальных задач координационной химии.
Во времена М. В. Ломоносова вся отечественная химия со всеми ее тайнами, превращениями, трансформациями начиналась с химической лаборатории Академии наук. Здесь она творила, создавала предмет своего исследования, и ее возможности определялись гением того, по чьей воле вершились эти превращения. Сегодня дело Ломоносова продолжают
...На высоком берегу Двины, словно далекие посланцы северных поморов, заблудившиеся в современном Архангельске, стоят по четыре в ряд добротные рубленые дома. Высоко над фундаментом сделанные окна словно глядят - не наглядятся на открывающуюся даль. Длиннющая в семь километров деревянная улица... Так и видится где-то в конце ее крепкая ломоносовская фигура, словно все еще у него впереди - жизнь, наука, будущее.
А может, так оно и есть? И все действительно впереди. Ведь эстафета принята и настойчиво идет в будущее сквозь все бури, трудности и невзгоды.
Заключение
Вот и пришла пора подвести черту под рассказом о веществах, соединениях и материалах, обязанных своим рождением химии и химической технологии. Надеюсь, что мне удалось довести до читателя его главную мысль:
технический прогресс во всех отраслях народного хозяйства без новых материалов невозможен.
Это сегодня. А что будет завтра, послезавтра, в 2000 году? Не рискуя брать на себя функции Госплана, главная задача которого - планирование на основе научного предвидения, попробую все же обрисовать наиболее очевидные перспективы отечественного материаловедения.
А они таковы.
Создание новых материалов и веществ потребует, вопервых, от химической и горнодобывающей промышленности страны уже в ближайшие годы резкого расширения сырьевой базы. По крайней мере, в ближайшие десять лет. За пределами этих сроков научное прогнозирование пока что затруднительно, ибо бурно развивающаяся промышленность может предъявить свои, пока еще непредсказуемые требования и к сырью, и к его источникам и, конечно, к самим видам материалов.
Таково положение дел не только в нашей стране, но и в мире. США, например, уже сейчас ежегодно потребляют около десяти тонн сырья и материалов на душу населения и 15 тонн энергоносителей в пересчете на уголь.
Что же касается основных видов материалов, то они, по всей видимости, особых изменений до XXI столетия не претерпят. И отечественные, и зарубежные прогнозы в данном случае однозначны, называя в качестве наиболее перспективных из них восемь классов: металлы и сплавы, энергоносители, полимеры, керамические и прочие неорганические материалы, композиционные, возобновляемые, медико-биологические и все материалы, связанные с производством, накоплением и использованием информации.
Причем успехи в производстве таких материалов больше будут зависеть от размеров капиталовложений в модернизацию оборудования и совершенствование технологии, чем от самих научных достижений. Потому что, как я уже не раз говорил на страницах этой книги, возможность управления свойствами металлов, а они по-прежнему остаются среди всех видов основной, ведущей труппой материалов, зависит от наших знаний их внутренней структуры и химического состава. А для исследований последних нужна соответствующая аппаратура, оборудование.
Обычно металлы состоят из зерен, сложенных, в свою очередь, из микроскопических кристалликов, внутри которых атомы, удаленные один от другого на определенное расстояние, расположенные в неповторимом характерном
Например, если при образовании сплава из жидкого металла соседние кристаллы воздействуют один на другой, форма поверхности зерна почти всегда оказывается неправильной.
Но примеси в металлах имеют тенденцию группироваться на стыках зерен, именно поэтому направленной кристаллизацией жидкого сплава можно придать структуре металла анизотропный характер - его свойства станут в разных направлениях удивительно разными. Именно такое "конструирование" металла открывает возможность машиностроителям упрочнять детали, испытывающие наибольшую нагрузку в нужных местах.
Кристаллизованные сплавы в виде единого монокристалла применяются сегодня для создания лопаток га.ювых турбин. Полное отсутствие пограничных слоев зерен в таких материалах делает их практически бездефектными, а значит и резко повышает качество турбин. Более того, чтобы надежно защитить от коррозии детали турбин, сделанных из монокристаллов, были разработаны специальные покрытия. Срок эксперимента, а первые работы в науке и технике всегда рассматриваются как опытные, подходит сегодня к концу, и достоинства предложенных к широкому внедрению сплавов не вызывают сомнения.
Таковы некоторые выводы относительно использования в будущем металлов старых надежных материалов, присущих человеческой цивилизации. Уже сегодня очевидны и заманчивые возможности высокопрочных сталей. Они повысят свои столь ценимые наукой и техникой качества за счет легирующих (то есть придающих определенные физико-химические или механические свойства) добавок, последующей прокатки и закалки.
Полученный таким образом металл имеет мелкозернистую структуру и соответственно более высокую прочность. Скажем, класс высокопрочных сталей, так называемой двойной структуры, сочетает в себе ковкость и технологичность более мягких низкоуглеродистых сталей и прочность, свойственную только высокоуглеродистой инструментальной стали.
Думаю, что на смену многим, успешно используемым сегодня в науке и технике материалам, придут и так называемые стекловидные металлы. Дело в том, что хотя обычные металлы представляют собой кристаллические структуры, некоторые сплавы обладают уникальной способностью при очень быстром охлаждении (от 100 тысяч градусов до 1 тысячи градусов Цельсия в секунду) превращаться в некристаллические, аморфные структуры.
Главным образом это материалы на основе железа, кобальта, никеля. Они способны затвердевать в стекловидной форме в виде лент шириной семь-восемь сантиметров и толщиной в доли миллиметра. Магниты из стекловидных металлов отличаются высокой механической прочностью, а энергетические потери таких материалов во время цикла намагничивания чрезвычайно низки.
Эта удивительная комбинация свойств делает стекловидные металлы серьезными конкурентами железокремниевых сплавов, используемых сегодня для производства сердечников в трансформаторах, применяющихся на лиN ниях электропередачи высокого напряжения. Американские ученые подсчитали, что переход на трансформаторные сердечники из стекловидного металла мог бы сэкономить количество электроэнергии, эквивалентное 954 миллионам литров нефти в год.
Но хотя замена всего парка ныне работающих на линиях электропередачи высокого напряжения трансформаторов из стекловидных металлов сулила бы колоссальную экономию, ни одной стране в мире подобное мероприятие сегодня не по силам: слишком уж трудоемка и дорога эта процедура. Те же американские ученые считают посильным и разумным гораздо более умеренные темпы ее осуществления: за год можно обновлять десятую часть всего установленного парка трансформаторов.