Михаил Васин - Два шага до чуда [Очерки]

О применении полимеров в самолетах и ракетах можно было бы не говорить. Ведь для летательных аппаратов нужны прежде всего легкие материалы, а именно этим свойством и отличаются пластмассы. Стеклопластик, к примеру, один из самых тяжелых среди новых материалов, но и он легче стали в пять, а дюралюминия в два раза. (Надо заметить, что при этом он прочнее обычной стали в полтора-два раза, дюралюминия — раз в пять, а то и в десять!) И все же, чтобы показать, какое значение имеют для воздушных кораблей высокомолекулярные соединения, одну цифру назвать следует. В широко известном и уже стареньком самолете ТУ-104 насчитывается более 120 000 деталей из полимеров! В самолетах, которые построены недавно, их еще больше.

Новые материалы очень нужны и при сооружении ракет. Ведь из них, не говоря уже обо всем прочем, делают теплоизоляционную оболочку ракет. Эта защитная оболочка, разогреваясь от трения о воздух, хотя и сгорает слой за слоем, все же не пропускает жара внутрь космического корабля. Не будь пластмассового слоя, металлический корпус ракеты превратился бы в раскаленную печь, стремительно несущуюся в небо. Находиться в такой печке, надо полагать, было бы не очень-то приятно!..

Высокомолекулярные материалы оказались незаменимыми даже в космосе. Надо ли продолжать рассказ об их разнообразнейшем и все более расширяющемся применении? Стоит ли говорить о капроновых рыболовных сетях и канатах, прочных, не гниющих от сырости? О пластмассовых штампах, с помощью которых формуются металлические детали? О часах, в которых все до последнего винтика изготовлено из фторопласта? О прозрачных, мягких консервных «банках» из полиамидных смол? О полимерном лаке, тонкий слой которого делает куриное яйцо небьющимся, а овощи и фрукты сохраняет свежими всю зиму?

И без того ясно: век полимеров наступил уже сегодня. А завтра мы не сможем ступить и шагу без этих новых материалов.

Наверное, настало время ответить на вопросы, которые уже давно напрашиваются сами собой. Что это за странные такие материалы — полимеры? Как получается, что они могут растягиваться, но и быть прочнее стали, что они способны подниматься куполом от легкого напора воздуха, но и, выполняя роль гвоздей, не гнуться при ударе молотка?

Дело прежде всего в том, что полимеров великое множество. У каждого свои качества. Но и один и тот же полимер нередко может обладать различными и даже порой противоположными свойствами. Чтобы разобраться в этом, нам придется совершить небольшую экскурсию. Хотя путь наш совсем недалек, добраться к цели пешком нам не удастся. Нужен особый транспорт: воображение. К счастью, оно имеется у каждого. Итак, оседлаем свое воображение. И представим…

Мы вдруг уменьшились в миллиарды миллиардов раз. Какими мы стали? Величиной с комара? Меньше. С амебу? Меньше! Такими, как вирус, который свободно проникает сквозь поры фарфора? Нет, еще меньше: вирус нам показался бы величиной с гору!

Оглянемся вокруг. Все неузнаваемо изменилось, будто мы попали в другой мир. Впрочем, это так и есть: мы в микромире. Обычный кирпич теперь для нас примерно такой же большой, как раньше Земля. Стекло без труда можно пройти насквозь — все оно пронизано огромными пещерами. Лист бумаги, на котором напечатаны эти строки, превратился в бесконечные заросли невиданных деревьев, поднимающихся выше гор…

У наших ног рассыпаны странные предметы. Вот, оказывается, какие строительные материалы микромира — атомы!

Этот, самый маленький, — атом водорода. Рядом с ним, побольше, — атом кислорода. Если сложить вместе два кислорода и один водород, получится, как известно, мельчайшая капелька воды, ее молекула.

Молекулы многих камней состоят, в основном, из атомов кремния. Но наиболее удивительный строительный материал микромира — атомы углерода. Из них можно сложить самые разные, самые непохожие вещества. Мягкий графит в карандашах и горючий уголь построены из углерода. Самый твердый камень — алмаз — тоже. Разница только в том, что атомы в этих веществах расположены по-разному. А если к углероду добавить немного других атомов, можно сделать почти все, что угодно. Скажем, один атом углерода и четыре атома водорода — это газ метан. Он горит голубым пламенем в горелках газовых плит. Если соединить два атома углерода, а к ним пристроить шесть атомов водорода, получится другой газ — этан (содержится в нефти). Присоединяя друг к другу все больше атомов углерода и навешивая на углеродную цепочку, словно бусинки на нитку, все новые атомы водорода, мы будем получать все новые вещества. Цепочка из трех, четырех, пяти атомов углерода — это еще газы: пропан, бутан, пентан. А вот ожерелье из шести углеродных звеньев и четырнадцати водородных бусинок уже образует молекулу жидкости, содержащейся в нефти и бензине, — гексан. Еще нарастим ожерелье, — выйдет почти твердое вещество — парафин (из него делают свечи). А если свернуть ожерелье двумя кольцами, получится хрупкий, кристаллический нафталин.

Но все это — простейшие изделия микромира. Из углерода и других атомов образуются необычайные молекулы в виде нитей, бус, цепей, сетей, решеток. Они состоят из сотен тысяч атомов и имеют фантастическую величину: некоторые из молекулярных ожерелий, если бы их растянуть, поднялись бы выше облаков микромира, выше здешних гор. Молекул-гигантов множество. Они переплетаются друг с другом, образуют непролазные заросли, настоящие джунгли.

Вверху: формула этилена; внизу — формула полиэтилена .

Вот из таких молекул и состоят полимеры. Молекулы можно сделать разные. Разные получаются и полимеры.

Как же рождаются молекулы-гиганты? Ученые придумали множество интереснейших способов их создания. Но мы с тобой не будем углубляться в бесконечные молекулярные джунгли слишком далеко: ведь немудрено и заблудиться. Для начала выберем себе молекулу-ожерелье попроще, вытащим ее из вороха других и рассмотрим, что же нам попало в руки.

Какое, оказывается, длиннющее ожерелье! Сколько, интересно, в нем атомов углерода? Раз, два, три, четыре… двадцать… пятьдесят один… тысяча триста, две тысячи… три… четыре тысячи! А около каждого атома углерода по две водородных бусинки. И никаких других атомов нет… Так что же это? Не полиэтилен ли? Да, он самый. Тот, из которого делают водопроводные трубы, бутылки, расчески, пленку для пищевых мешочков, теплиц и надувных домов.