Знание - сила, 2003 № 09 (915)

Впрочем, у подобной керамики выявился тот же недостаток, что у обычной, например, у чашки, слетевшей с моего стола, — хрупкость. По мере повышения механической нагрузки керамика не деформируется, как металл или пластмасса, а ломается, как дерево. Однако и с этой проблемой начали понемногу справляться. Так, японские исследователи изготовили оксидную керамику, состоящую из циркониевого, алюминиевого и магниево-алюминиевого оксидов, взятых в равном количестве. Получился материал с поликристаллической структурой, где размер отдельных кристаллов достигал всего 0,0002 миллиметра. После нагревания до 1650 градусов материал начал вести себя необычно: он растягивался, как резина, но не ломался. Теперь длина стержня, изготовленного из этой керамики, могла увеличиться под действием нагрузки раз в десять.

В различных странах мира ведутся эксперименты в этом направлении. Так, керамика на основе титаната стронция оказалась такой же пластичной, как алюминий. Отлично зарекомендовала себя керамика на основе жидкого кремния. Ее можно использовать при строительстве турбин для авиационных двигателей или электростанций. Обычно их изготавливают из металлических сплавов, чья рабочая температура не превышает тысячи градусов. Если бы удалось повысить ее, возросла бы и мощность двигателя. Однако пока эксперименты проводились лишь с металлическими турбинами, все попытки превысить этот температурный предел терпели неудачи. Возможно, что проблему решит высокопрочная керамика. Опыты показали, что она может выдерживать температуру до полутора тысяч градусов.

Женщина в молитвенной позе (майя 450-650 гг.)

Индские печати (культура Мсхенджо-Даро)

Расписной кувшин из Феста (Крит)

Керамика меняет облик автомобиля. Так, инженер Роланд Мартин из фирмы «Порше» изготовил из нее автомобильные тормоза. Чтобы обезопасить их от искрашивания, он спекал керамику с углеродным волокном при температуре 1700 градусов. Для чего все эти хлопоты? Вот что говорит изобретатель: «У керамики выше коэффициент трения; она легче; она не ржавеет и к тому же, сколько ни тормози, материал почти не устает». Перехоля на язык цифр, скажем, что керамический тормоз рассчитан на 300 тысяч километров пробега, то есть на весь срок службы автомобиля. Сейчас подобными тормозами будут оборудованы две новые модели «Порше». Правда, эта керамическая «безделица» и стоит дорого — около 8 тысяч евро.

Антропоморфный сосуд (майя, 800-100 гг. до н. з.)

Сосуд в форме рыбы (Киргизия, XI-ХII вв.)

Колоколовидный кубок из Вест-Кеннета (Британия, неолит)

В XVIII веке фарфор научились изготавливать в Европе

Пример оказался заразителен. Новый спортивный автомобиль фирмы «Даймлер — Крайслер» тоже оборудован углеродокерамическими тормозами. Здесь иены несколько ниже. Можно полагать, что конкуренция между различными фирмами приведет к тому, что скоро на рынке появится вполне доступная по цене машина, оснащенная керамическими тормозами.

А если пофантазировать еще? Почему бы не оборудовать машину керамическим двигателем? Недавно одна немецкая фирма продемонстрировала миниатюрный двигатель, работа которого основана на пьезоэффекте. Этот феномен давно известен науке. Речь в данном случае идет о способности керамических материалов деформироваться под действием электрического напряжения. Подобные деформации можно использовать. Указанный двигатель был устроен так, что при подаче электрического тока он начинал вибрировать, и эти вибрации приводили в движение колесо модели.

Пьезодвигатель, мечтают энтузиасты, со временем мог бы потеснить обычный двигатель. Он занимает гораздо меньше места, оснащен самой простой электроникой, работает бесшумно, да еще и с невиданной прежде точностью. Эксперт немецкого журнала «Р. М.» полагает, что в перспективе подобный двигатель будет стоить не более пяти (!) евро, а значит, ему найдется применение в самых разных машинах: в автомобилях и кондиционерах, сканерах и экскаваторах, компьютерах и детских игрушках.

Эффект от использования пьезокерамики может быть и противоположным. Так, она способна не только порождать вибрации, но и вовремя гасить их. Пьезокерамические панели в салоне автомобиля будут навевать на пассажиров, мчашихся вдаль, ощущение полной неподвижности.

Физические возможности многих традиционных материалов исчерпаны, в то время как перед керамикой открываются все новые области применения.

Очень широко она используется сейчас в медицине. Вот некоторые примеры.

Искусственные протезы тазобедренного сустава, созданные из керамики па основе оксида алюминия, позволят пациентам не то что ходить, а даже безболезненно бегать.

На концевые части протеза можно наслаивать специальную костеобразную керамику, и тогда кости начнут сращиваться с протезом. Ткань тела крепко соединится с материалом имплантата.

Специальная керамика, смешанная со стволовыми клетками, извлеченными из костного мозга пациента, может служить материалом для искусственной кости.

Зубные протезы из металлокерамики знакомы многим из нас. На смену им постепенно придут протезы из одной лишь керамики (подобные уже появились). Они прочны и эстетичны.

Разумеется, и военные не останутся в стороне от этого материала. Защитные жилеты для спецназа, обшивка танков и пуленепробиваемые кабины вертолетов — вот куда будет призвана керамика нового поколения.

Из нее можно изготавливать даже одежду. Подобное «искусство кройки и шитья» выглядит весьма необычно. Сперва синтетическое волокно покрывают тончайшим слоем керамики. При обжиге до 1200°С искусственные волокна выгорают, и остается легкая керамическая ткань.

Одна из новых технологий применения керамики представляет собой «хорошо забытое старое». Пять тысяч лет назад шумеры начали процарапывать свои угловатые значки на сырых глиняных табличках. Теперь и у нас появится нечто подобное — керамическая «бумага». Речь идет о сегнетоэлектрической керамике, из которой можно изготавливать смарт-карты. На этих картах — размером не больше кредитной карточки — уместятся персональное удостоверение, водительские права, банковский счет и медицинская страховка. Сведения на керамической карте, по заверениям ее создателей, можно переписывать бессчетное число раз; информацию, содержащуюся в ней, нельзя будет размагнитить; к ней не сумеет получить доступ посторонний.