Техника - молодёжи 1947-09, страница 14

Техника - молодёжи 1947-09, страница 14

te A. АЛЕКСАНДРОВСКИЙ Рас, С. ЛОДЫГИНА

ПРОФЕССОРА

III ¥ Б НИ КО В А

Совет Министров Союза ССР постановил присудить Сталинскую премию второй степени Алексею Васильевичу Шубникову, члену-корреспонденту Академии наук ССОР за выдающуюся работу в области физико-математических наук;

ГА. В. Шубников открыл к исследовал новое явление — возникновение электрических зарядов в таких телах, которые в этом направлении еще никем не исследовались. Чудесная способность некоторых кристаллов — пьезоэлектри-ков — при сжатии или растяжении давать электрические заряды или приходить в движение под влиянием электрических зарядов постороннего источника уже очень широко используется в технике.

Кварц, турмалин и сегнетова соль — вот вое применяемые в науке и технике пьезоэлек-трихи. Хорошие, хрупкие кристаллы кварца ш турмалина— дар человеку со стороны природы, здесь техника помочь ничем не может. Иначе обстоит дело с сегнетовой солью, В наших лабораториях весьма успешно подготовляются огромные кристаллы этой соли прекрасного качества, к вырезанные из них пластинки поют в громкоговорителях, говорят в телефонных аппаратах, наблюдают за давлениями, вибрацией деталей машин, зданий. Но пластинки из сегнетовой соли, Но величине своего пьезоэлектрического эффекта во много раз превосходящие кварц, хрупки и имеют некоторые другие недостатки. Недавно ученые пересмотрели сотни минералов в поисках лучших пьезоэлектриков. Результаты этих исследований, производившихся в разных частях света и с очень распространенными материалами и с настоящими музейными редкостями, дали плачевный результат: в списке опять оказались только кшрц, турмалин, сегнетова соль; остальные вещества либо не обладают пьезоэлектрическим эффектом в достаточной мере, либо исключительно редки, либо слишком нестойки.

Профессор Шубников в поисках новых материалов для создания пьезоэлектриков пошел своим путем. Еще в 1940 году в одном из своих докладов проф. Шубников предсказал возможность существования искусственных пьезоэлектриков трех типов. К этому выводу проф. Шубников пришел, исследуя общие вопросы строения материальных сред, в разных направлениях, обладающих различными свойствами,—так называемых анизотропных тел, частным случаем которых являются кристаллы.

Проф. Шубников установил, что пьезоэлектрические явления должны существовать не только в одиночных кристаллах, но и в анизотропных средах, состоящих т множества отдельных кристаллов. Тела, в которых отдельные кристаллические зерня ориентируются особым образом, сообщая всей совокупности и пьезоэлектрические свойства, названы проф. Шуб-никовым текстурами. Вместо того чтобы выращивать большой кристалл сегнетовой соли, а потом вырезать из них пластинки, можно эту соль расплавить и нанести ее слой нужной толщины на какую-нибудь поверхность, Таким образом получается кристаллический агрегат любой величины и формы, обладающий пьезоэлектрическими свойствами. Соль можно нанести на стекло, на материю, т металлическую сетку, на отдельные нити, армировать ее.

Чувствительность пьезоэлектрических приборов из текстур значительно меньше, чем у приборов с «сердцем» из одиночных кристаллов. Но текстуры можно делать любой величины и формы, что позволяет текстурным пьезоэлектрикам работать там, где. применение одиночных кристаллов неэффективно или невозможно.

Чувствительность пьезоэлектрических текстур ?южет быть повышена до теоретически возможного уровня — половины чувствительности элемента из одиночного кристалла. Текстура с такой чувствительностью явится ценнейшим помощником исследователя и практика в любой отрасли науки я техники. Но и сейчас уже текстуры разного вида могут найти применение для стабилизации частот генераторов, для изготовлении адаптеров, микрофонов, телефоков.

Текстуры дают очень простой способ измерения напряжений в машинах и различных сооружениях. Ничего не стоит нанести щеткой слой сегнетовой соли в любой части машины—» десятках, а если нужно даже в сотнях мест. Затем эти перифе

рические «нервы» соединяются про водами спе-циалькой «нервной системой» — устройством, позволяющим каждую часть машины подключать к очень чувствительному прибору, по показаниям которого можно мгновенно судить о механических напряжениях в фундаменте, в оси, в подшипниках, в поршнях, цилиндрах и т. д. Изменения скорости, давления, температуры и прочих параметров силовых установок также могут быстро и непрерывно характеризоваться пьезоэлектрическими текстурами, причем результат наблюдений будет автоматически передаваться на расстояние и вызывать срабатывание того или другого устройства. Роль текстур в развитии автоматики несомненна.

'Исследователи обнаружили электрические явления в мозгу человека, в живых растениях. Но электричество в мертвом дереве, в куске фанеры —это на первый взгляд кажется невероятным даже теперь. Стоит, однако, взять пластинку обыкновенной двуслойной фанеры, покрыть ее сверху и снизу раствором графита в спирту или другим каким-либо способом создать проводящие ток поверхности, необходимые, как электроды, и «генератор» готов. Если к такой пластинке подвести провода от катодного вольтметра и быстро изгибать ее, стрелка прибора будет отклоняться то в одну, то в другую сторону. Сейчас же, конечно, возникает естественный вопрос: шкое значение для науки и техники имеет это электричество в фанере, служащей "в основном для различных строительных целей, для изготовления ящиков? Понятно, что для владельца ящика или для строителя совершенно неважно, что в материале ящика или части стены можно обнаружить электрические явления. Но для создателей всевозможной автоматической аппаратуры, для изучения вибраций и напряжений в машинах и различных сооружениях открытке, что фанера является «генератором», представляет огромный практический интерес. Любой инженер получает необыкновенно выносливый, непритязательный материал, из которого может быть изготовлен «электрический сторож» — реле, следящий за тем, чтобы в цистернах не изменялся, уровень жидкости, чтобы в машине давление не превышало нормы, чтобы автоматически сработал механизм, пропускающий воду, паз, всевозможные сыпучие тела. Когда ветер станет опасным для ветвяного двигателя, «фанерный автомат» переведет крылья в нерабочее положение. Если дрожание моста или фундамента дома достигнет угрожающей величины, пластинка из фанеры изогнется слишком сильно и пошлет электрический сигнал куда угодно, хоть за тысячи километров.

Сколько лет и ученые и инженеры во всем мире постоянно сталкиваются, с фанерой в лабораториях, на заводах, а электрические явления в ней открыты только совсем недавно.

Это открытие сделано членом-корреспондентом 'Академии наук проф. А. В. Шубниковым во время его работ с текстурами. Изготовляя макет микрофона, проф. А. В. Шубников обратил внимание, что по своему строению двуслойная фанера очень напоминает пьезоэлемент из сегнетовой соли, который профессор должен был смонтировать на фанере. А. В. Шубников вырезал из двуслойной фанеры квадрат 80 X 80 мм, покрасил его с обеих сторон аквадагом» высушил и присоединил к аквадаговым электродам проводники. Опыт блестяще оправдал предположение: изгибание фанеры вызывало отклонение стрелки катодного вольтметра то вправо, то влево, в зависимости от того, ft пакую сторону изгибался кусок дерева,

Исследуя фанерную текстуру, проф. Шубников пропитывал дерево парафином, воском и другими веществами. Особенный эффект получился при обработке фанеры сегнетовой солью.

•При быстрых изгибах пропитанная фанера дает от 0,5 до I вольта, а чистая только 0,05 вольта. Вообще же иеармиро* ванные текстуры, полученные проф. Шубниковым, максимально давали 50—60 вольт.

Работы, проделанные проф. Шубниковым в области пьезоэлектрических текстур, открывают широкое поле деятельности для лиц, специализирующихся по созданию чувствительных и. надежных пьезоэлектрических элементов, необходимых машиностроителям. энергетикам, связистам, строителям, гидротехникам, медикам.

12

Обсуждение
Понравилось?
Войдите чтобы оставить комментарий
Понравилось?