В мире металлов

Венецкий Сергей Иосифович

Обычно процесс кристаллизации протекает во времени, и атомы поэтому имеют возможность "поразмыслить" над тем, как вести себя в ходе перестройки. А если осуществить мгновенное затвердевание и, таким образом, не дать атомам времени на "размышление"?

На помощь решено было призвать глубокий вакуум и криогенные температуры. При таких условиях атомы вынуждены, как при знакомой всем с детства игре, моментально подчиниться команде: "Замри!". В ходе многочисленных экспериментов удалось довести скорость охлаждения расплава до миллиона градусов в секунду. Пары металла наносили на переохлажденную металлическую пластинку, находящуюся в камере, где были обеспечены указанные условия, и пластинка тут же покрывалась "стеклянной" пленкой.

Одним

из первых металлов, полученных в аморфном состоянии, был висмут. Оказалось, что пленка "стеклянного" висмута толщиной всего в несколько микрон обладает своеобразными магнитными и электрическими свойствами. Так, даже при обычной температуре ее сопротивление электрическому току во много раз ниже, чем у кристаллического висмута.

В дальнейшем круг аморфных металлов и сплавов значительно расширился: ученые сумели превратить в "стекло" сталь и ряд тугоплавких металлов. К тому же значительно упростилась технология получения таких необычных материалов: отпала необходимость в вакууме и криогенных температурах. Как выяснилось, аморфные пленки и ленты образуются при соприкосновении металлического расплава с быстро вращающимися водоохлаждаемыми валками.

По следам пули

В США разработан химический метод определения траектории полета пули, предназначенный для криминалистики.

Летящая пуля оставляет за собой вихревой поток, в который из самой пули и пороховых газов всасываются микроколичества некоторых элементов — свинца, бария, сурьмы, меди. Оседая на землю, пол или другую поверхность, они оставляют на ней невидимый след. Невидимый? Оказывается, современная наука позволяет увидеть его, а значит, и узнать направление полета пули.

На обследуемую поверхность накладывают полости влажной фильтровальной бумаги, затем их помещают в ядерный реактор и подвергают бомбардировке нейтронами. Вследствие "обстрела" некоторые атомы, прихваченные бумагой, превращаются в радиоактивные изотопы, а степень их активности дает возможность судить о содержании этих элементов в пробах и, таким образом, определять траекторию и длину полета пули, характеристику самой пули и даже примененного преступником оружия.

К сожалению, у нового метода есть существенный недостаток: следы полета пули, оставляемые на земле, быстро исчезают.

"Память" сплавов

Один из героев романа "Колеса", написанного американским писателем Артуром Хейли, ответственный работник крупной автомобильной компании, делится с журналистами перспективными планами: "Новое, несомненно, будет пробивать себе дорогу... И самые важные новшества, которые уже можно предвидеть, будут связаны с материалами___Возьмите, к примеру, металлы. На смену стальной конструкции, которая используется сейчас, придет сотовая. Она будет более прочной, более упругой и в то же время несравненно более легкой ... Кроме того, ведутся работы над созданием такого металла, который обладал бы способностью "запоминать" свою первоначальную форму. Если, например, вы погнете крыло или дверцу, достаточно будет подвергнуть эту деталь высокотемпературной обработке, и металл восстановится в своей прежней форме".

Еще каких-нибудь полтора-два десятка лет назад подобную идею можно было отнести разве что к разряду научно-фантастических. Сегодня же свойство металла проявлять "память" достаточно хорошо известно ученым и конструкторам. Что же произошло за это время?

В середине 60-х годов в США был запатентован сплав никеля (55 %) с титаном (45 %) — нитинол. Достаточно легкий, прочный, коррозионностой-кий — он считался

неплохим конструкционным материалом и не более. Однако его создатели продолжали проводить с ним различные эксперименты, и вдруг сплав проявил совершенно уникальную способность — "помнить" свое прошлое. Обнаружено это было во время одного из многочисленных опытов. Нитиноловую спираль после определенной обработки нагрели до 150°С и охладили, а затем к ней подвесили груз, который растянул ее и превратил в совершенно ровную проволоку. Чудеса начались, когда эту проволоку опять нагрели до 95°С: на глазах изумленных исследователей она превратилась в ... спираль.

Опыт ставили снова и снова, придавая металлу все более сложные формы, но он продолжал демонстрировать блестящую "память", невозмутимо принимая свой первоначальный облик. Проволоку, например, согнули таким образом, что она образовала слово "нитинол", затем нагрели, охладили и деформировали до неузнаваемости, но стоило пропустить через эту проволочную абракадабру сильный электрический импульс, мгновенно разогревший ее, и взорам ученых вновь предстало название сплава.

В наши дни нитинол уже не одинок: ученым удалось разработать еще ряд двойных и тройных сплавов (медь — цинк, медь — олово, золото — кадмий, титан — кобальт, цирконий — рубидий, медь — алюминий — никель и другие), также обладающих способностью "помнить", как они выглядели в "былые времена".

"Светить — и никаких гвоздей!"

Обычная электрическая лампочка не столько светит, сколько греет: лишь несколько процентов электроэнергии превращается в свет, а львиная доля ее теряется в виде бесполезной теплоты, выделяемой лампой в окружающее пространство. Как же повысить коэффициент полезного действия электроламп?

Ученые Массачусетского технологического института (США) разработали покрытие из двуокиси титана и серебра, которое прекрасно пропускает световые лучи, но является непреодолимым препятствием для тепловых лучей. Такое покрытие, нанесенное изнутри на лампочку, нисколько не мешает ей светить, зато выделяемая спиралью теплота, отразившись от покрытия, вновь попадает на спираль, заставляя ее при этом светиться еще ярче.

Новая лампа потребляет на 60 % меньше энергии, чем обычная, а служит примерно в два — три раза дольше (2500 часов).

Золото в снегу

В последнее время геологи проявляют повышенный интерес к ботанике: многие растения как бы сигнализируют о повышенной концентрации в почве тех или иных химических элементов, а это, в свою очередь, означает, что где-то вблизи залегают соответствующие руды. По мнению ученых Геологического института Бурятского филиала Сибирского отделения АН СССР, число таких природных "сигнализаторов" можно значительно расширить: в поисках золота, например, может помочь . . . снег.

К этому выводу ученые пришли, проведя любопытный эксперимент: на одном из известных золотоносных участков исследователи взяли в конце зимы пробы снега из слоев, не соприкасавшихся с почвой. И что же? Чувствительные методы анализа позволили установить, что в "подопытном" снеге содержится значительно больше драгоценного металла, чем в обычном.

По всей вероятности, золото как бы "испаряется" из почвы на поверхность, причем подземные воды помогают ему преодолеть мерзлые горные породы. Вот почему бурятские геологи считают вполне перспективным метод поиска золотоносных месторождений путем анализа снега или талых вод.