Техника - молодёжи 1962-12, страница 11

НАВСТРЕЧУ ПРОИЗВОДСТВУ!

о поведении различных веществ при сверхвысоких давлениях. Почти все люди, занимавшиеся синтезом алмазов, так или иначе были связаны с Бриджменом. Ему показывал свое оборудование Парсоис, ему писали вдова Муассана, Лонс-дейл и Ла Роса. К нему на протяжении двадцати пяти лет являлось по два-три изобр тателя в год, предлагая разделить славу и прибыли от реализации их метода синтеза искусственных алм зо . Некоторые из них даже опасались, что в случае успеха их жизни будет угрожать опасность со стороны Алмазного треста.

Только в 1940 году, когда в камере его уникального пресса можно было получать при комнатной температуре 425 тыс. атмосфер, Бридж* н приступил к работе над синтезом лмаза. Простое сжатие до такого чудовищного давления не дало никакого результата. Графит остался графитом, хотя теоретически он должен был превратиться в алмаз. Бриджмен понял, что при комнатной температуре слишком мала скорость такого превращения. Он начал повышать температуру. Однако при этом его пресс не мог обеспечить прежнего давления. 70 тыс. атмосфер и температура красного каления — предел, полученный Бриджменом. Результат отрицательный.

Вернемся немного назад. Ведь было уже - давно известно, что алмаз превращается в графит при температуре 1500°С. Л нельзя ли при этой температуре сжатием произвести обратный переход графита в алмаз? Бриджмен ставит новый опыт — и снова неудача.

Наконец на прессе, в рабочей камере которого достигнута температура 3000° и давление • 30 тыс. атмосфер,

Бриджмену удалось «удержаться : при этих условиях алмаз не превращался в графит.

Бриджмен «прошел по самому краю». Оборудование не позволило ему сделать последнего шага. По иронии судьбы завершить алмазную эпопею довелось не тому, кто имел на это больше прав и возможностей, чеМ кто-либо другой.

В 1955 году на часовом стекле среди графитовых крупиц, извлеченных из камеры пресса, американцы Бэнди, Холл, Стронг и Вентроп обнаружили темные невзрачные алмази-ки, из которых самый крупный имел длину всего 1,5 мм. Но «дети тоже рождаются маленькими». Через несколько лет одна только фирма «Дженерал Электрик» производила за год около полутонны алмазов.

В небольшой цилиндр закладываются чередующимися слоями графит и катализаторы, регулирующие скорое реакции; сжатый до 100 тыс. атмосфер, цилиндрик разогревается электрическим током. Плавятся слои катализатора, становятся более подвижными атомы графита. По мере того как расплавленный катализатор проникает в слои графите, сплавляясь с ним, на границе раздела образуется тонкая пленка, за которой начинается кристаллизация алмаза. Механизм действия катализаторов не известен до сих пор. Однако выяснено, что именно катализаторы — хром, марганец, никель, железо, кобальт, рутений, палладий, осмий, иридий, платина и особенно тантал — позволили снизить давление с 200 тыс. атмосфер, до 100 тыс., а температуру с 4000° до 2500°С.

Оказалось, что при низшей возможной температуре получаются в основном кубические кристаллы, при средних — смесь кубов, кубо-октаэдров и додекаэдров, при высшей — октаэдры. Цвет же получающихся искусственных алмазов при низшей температуре черный и меняется с повышением ее через темно-зеленый, светло-зеленый и желтый к белому.

Так завершилась история алмаза, в которой с полным блеском выступила физика высоких давлений, научная «алхимия» наших дней.

MOilEilh HOUSE МНОГО Ulll'CTIBIt

Только неД< вно ученые вплотную занялись изучением условий, царящих в глубинах нашей планеты — в мире чудовищных давлений.

Посетители пав 1ЛЬона Академии иаук СССР на ВДНХ, проходя мимо небольшого сооружения, окрашенного в скромный серый цвет, вряд ли предполагают, что перед ними машина, моделирующая подземное царство. Этот пресс, в р бочей камере которого можно создавать давление в 100 тыс. атмосфер и температуру 2000Х, создан группой ученых Института физики высоких давлений.

Создать высокое давление очень нетрудно. Для этого достаточно взять иглу и сильно надавить ею на поверхность. Тогда под острием будет достигнуто давление, исчисляемое тысячами атмосфер. Чем большее давление нужно получить, тем тоньше должна быть игла. По такому принципу и работают установки для получения высоких Давлений. В них имеется цилиндр, в который входит поршень — пуансон.

Однако сложность вот в чем. Чем большее давление требуется получить в цилиндре, тем тоньше должен быть пуансон. А чем он тоньше, тем большие в нем возникают напряжения, тем хуже работает материал, из которого он изготовлен. Как же обойти эту трудность?

Казалось бы, сделать это нетрудно. Вместо цилиндрического пуансона нужно взять конический. Тогда высокое давление на его остри будет распределяться на все большую площадь и материал будет разгружаться по мере удаления от зоны высокого д вления. Однако вся беда в том, что если цилиндрический пуансон можно вдвигать цилиндр с небольшим поете иным з зором, то конический пуансон иекпюч ет такую возможность.

Советские ученые решили сделать шесть пуансонов, торцы которых сведены на конус. МощныМи гидравлич! скими цилиндр ми они сдвигаются к одной точке. Между гранями пу

ансонов получается небольшая кубическая камера, в которую закладывают кубик из минерала пирофилита. Размеры этого кубика должны быть чуть больше размеров рабочей камеры.

включены насосы, и пуансоны начинают медленно сдвигаться. Однако гигантское давление не разрушает пирофк-литовый кубик, оно лишь деформирует его. Подобно тесту, послушно меняющему свою форму под рукой хозяйки, пи-рофилит затекает в щели между пуансонами и запирает камеру (вот почему размеры кубика сделаны чуть болыье размеров камеры). Там, в запертой камере, теперь чудовищное давление, достигающее 100 тыс. атмосфер.

Чтобы подвергнуть какое-либо вещество сжатию, достаточно высверлить в пирофилитовом кубике отверстие и заложить туда цилиндрический контейнер с испытуемым материалом. Если одновременно с давлением требуется подвергнуть образец действию высокой температуры, через два противоположных пуансона, между которыми проходит контейнер с образцом, пропускается ток. Пирофилит — плохой проводник и тепла и электричества, поэтому в нем контейнер быстро нагревается до 2000°С.

Именно на таком прессе советские ученые получили искусственный алмаз и минералы, которых не знает природа. Именно на нем они продолжают изучать тайны подземного царства.

ПУАНСОНЫ

ПААСТИЧЫЫИ КОМПЙНКП

ямпчгмя с NCCAMVKNIIH ■IIUIECVBOM