Техника - молодёжи 1959-06, страница 11

Вследствие растяжения при обычном давлении образец рвется, как показано слева. При сверхвысоких давлениях материал «течет» и концы в разрыве имеют заостренную форму (с п р а-в а).

ныв соединения с другими веществами. Высоким давлением без всяких реактивов и при комнатной температуре удается разлагать любые окислы. Но это еще не все.

Вы уже знаете, по-видимому, что физикам, сочетая технику глубокого охлаждения с давлением, удалось при температуре —212,ТС и давлении 26 атмосфер превратить в твердое вещество гелий — исключительно важный для науки и промышленности газ.

Расчеты, сделанные американцами и подтверждающиеся экспериментами, показывают, что с уменьшением расстояния между атомами теллура в кристаллах облегчается возникновение свободных электронов и при давлении около 45 тыс. атмосфер теллур переходит в металлическую фазу. Наши специалисты П. Т. Козырев и Д. Н. Наследов обнаружили, что такое же превращение происходит и у селена.

Высокое давление в сочетании с предельно низкими температурами может буквально творить чудеса. Известный английский физик Джон Бернал сказал однажды, что можно перевести в металлическое состояние даже самый легкий элемент природы — водород. Недалеко время, когда физики, воспользовавшись давлением около 80 тыс. атмосфер, получат металлический водород, металлический аммоний. Высокие давления позволяют получать сплавы в новых состояниях и с новыми свойствами.

Мы говорили уже о том, что пластичность металлов зависит не от того, как построена кристаллическая решетка вещества, а от числа внешних, валентных, электронов. Это, конечно, не значит, что кристаллическую решетку можно вообще не учитывать, исследуя влияние высоких давлений. Ведь при полиморфных превращениях под давлением возникают иногда и совершенно новые кристаллические, формы. А от формы кристаллической решетки зависят многие важные качества металла: температура его плавления и другие. И в этой области есть свои парадоксы и нерешенные загадки.

Возьмем, например, йодистый рубидий. При атмосферном давлении он кристаллизуется так, что атомы йода и рубидия (вернее, ионы) образуют кубическую решетку с центрированными гранями. Но вот вы сжали это вещество высоким давлением. Происходит перестройка атомной структуры. В новой решетке уже нет атомов в центре каждой из граней, но зато появляется один атом в центре куба. Под высоким давлением атомы стремятся «упаковаться» в кристаллической решетке как можно плотнее. Есть два типа решеток с самыми плотными упаковками. Это решетка в форме куба с центрированными гранями, а также гексагональная структура (шестигранник). Но каково же было удивление физиков, когда при очень высоком давлении аггомы йодистого ру

Б и п-Б и п: Что это за домна?

Любознайкин: Вовсе не домна. Это последняя модель моей машины для точки карандашей.

Б и п-Б и п: А если графит не выдержит такого давления?

Любознайкин: Что ж, тогда придется писать алмазами...

бидия избрали для себя не одну из этих двух форм решетки, а другую — кубическую объемно-центрированную, то есть не с самой плотной «упаковкой». Почему это произошло? Этот вопрос пока остается загадкой для ученых.

Видите, как далеко в глубь серьезной науки увел нас разговор, начатый с экзотических секретов древних мастеров. Ну, а алмазы? Удалось ли повторить опыт Геннея и, как 80 лет назад, получить искусственные алмазы? Да, искусственные алмазы получены. Это сделали американские ученые Бэнди, Холл, Стронг и Вентрон. Четыре года они потратили на создание аппаратуры, которая могла бы создавать давления около 100 тыс. атмосфер. В течение многих часов температура внутри камеры превышала 2300°. Да, у Геннея все было проще и дешевле... Благодаря огромным затратам энергии и большой продолжительности опыта удалось получить искусственные алмазы размером около 1 миллиметра. Они обошлись вдвое дороже натуральных и были далеко не так красивы: обыкновенные кристаллики желтого цвета. Поэтому их можно было применять только для технических целей. Но и это уже хорошо. Ведь США ежегодно приходилось закупать у Англии алмазы на 35 млн. долларов! Недавно общий вес искусственных алмазов, изготовленных в Америке, достиг 200 кг,

У искусственных алмазов очень высокая твердость. Они царапают даже самые твердые грани естественных алмазов. А это означает, что люди перешагнули через порог твердости, поставленный самой природой, создали материал тверже алмаза и могут в принципе получить еще более твердые вещества с огромной стойкостью к высоким температурам.

Нетрудно сообразить, какие сказочные перспективы открывают работы ученых в области высоких давлений. Что бы вы сказали, если бы токарю вдруг предложили поставить на станок не стальные, а алмазные, практически вечные резцы?

Наука давно доказала, что создать вечный двигатель невозможно. Но еще никто не доказал, что двигатель вашего автомобиля нельзя сделать вечным. Поставьте на него нестираемые «алмазные» подшипники, сделайте трущиеся части из твердейшего вещества, заново созданного человеком, и вам не надо будет заботиться об их ремонте.

Без давлений нельзя получить сверхжаростойкие вещества. Если химики и физики не смогут создать их, значит земные ракеты никогда не достигнут дальних планет нашей солнечной системы — Юпитера, Сатурна, Урана и Плутона. Вот как важна для будущего физика высоких давлений!

Стоит подумать о некоторых нерешенных проблемах, «белых пятнах» этой науки.

Термодинамика на основе точных расчетов предсказывает, что алмаз должен переходить в графит самопроизвольно при комнатной температуре и небольших давлениях. Ведь удалось же Геннею в прошлом веке получить искусственные алмазы, не прибегая к давлениям и температурам, которыми пользовались американцы, получая свои алмазы! А раз это так, значит проблема дешевого и простого получения алмазов еще не решена. Значит, все впереди.

Загадка алмаза не исключение. Так же непонятно, «не по правилам» ведут себя и вещества более твердые, чем алмаз, — боразон (соединение бора с азотом) и черный фосфор, который получают из желтого фосфора при температуре +200° С и давлении 12 тыс. атмосфер. Думается, что ученым и в будущем еще придется поломать голову над странным поведением этих нужных нашей промышленности материалов.

Можно ли что-нибудь сказать о сроках, когда приоткроется завеса над этими «белыми пятнами»? Тут можно сказать твердо: во всяком случае, не в самые ближайшие годы. А впрочем... Даже очень опытные люди совершали ошибки, когда пытались предсказать сроки реализации своих идей и открытий. В 1937 году, например, Резерфорду, первому человеку, расщепившему атомное ядро, задали вопрос: «Какое практическое применение в наше время будет иметь ваше открытие?» — «Никакого», — ответил ученый. Но жизнь ответила на этот вопрос по-другому.

«Первая атомная электростанция будет построена не раньше, чем к 2000 году», — заявили в 1945 году английские физики. А в 1954 году весь мир отмечал историческое событие — пуск первой в истории советской атомной электростанции.

Так что самое лучшее, — закончил свою беседу профессор Л. Ф. Верещагин, — не гадать о сроках, a ра<5отать, развивать нашу науку, строить жизнь, которая опережает самые смелые предсказания.

С ГУЩЕВ

9