Техника - молодёжи 1995-09, страница 18

действием гравитационных сил или осаждаются в обычных скрубберах и фильтрах. А вот петрянов-ские нужны главным образом для этой мелочевки, иногда очень коварной.

Где-то в 60-х годах технике понадобился вдруг ненужный прежде полоний, радиоактивный тяжелый металл, открытый еще в конце прошлого века Пьером и Марией Кюри. Собственно, не полоний вообще, а один лишь его изотоп с массовым числом 210.

Долгоживущий этот изотоп, практически не испускающий гамма-лучей, оказался почти идеальным для устройств, именуемых автономными источниками энергии. Изотопные генераторы электрического тока с полонием-210 работали на многих наших и американских спутниках связи, на первом и втором луноходах. Надо думать, и на Земле этим источникам дело нашлось. А коли так, нужно было выяснить и механизмы воздействия полония на живой организм, и предельно допустимые концентрации на разные случаи нашего с ним общения. Вот тут-то оказались незаменимыми нетканые ткани с общей маркой ФП — фильтры Петрянова. И для обеспечения безопасности всех работающих с полонием, и для аналитических целей. Именно тогда были разработаны и внедрены в производство фильтры АФА, в основе которых тоже материалы ФП. Эти фильтры внешне похожи на резиновый насос — "лягушку". Ими и улавливали для анализа аэрозоли соединений полония.

— С этим элементом у меня свои счеты, — приговаривал Игорь Васильевич, когда я принес ему статью про полоний, — только рассказывать об этом пока нельзя.

Теперь можно: большой том вышел — "Радиационная безопасность при работе с полони-ем-210", и фильтрам Петрянова в нем уделено немало страниц. Но для истории материалов марки ФП и полоний сегодня — всего лишь эпизод. Куда важнее другое: благодаря этому изобретению (и множеству других, естественно, можно сказать, "дочерних" изобретений и конструкторских решений) атомная промышленность и атомная энергетика по отношению к воздушной среде оказались наиболее экологически чистыми отраслями. И это — факт!

"Чернобыльский синдром", возникший у многих после известных событий не столь уж давнего прошлого, вызвал психологическое отторжение всего, что так или иначе связано с ядерной техникой. И фильтров Петрянова в том числе. Вот только забывают при этом, что респираторы одноразового действия "Лепесток", в которых работали все без исключения ликвидаторы, да и более сложные респираторы, применявшиеся в самых "горячих точках" аварии,— это тоже ФП, те самые "атомные" фильтры, о которых так красочно вещал технолог-грузин с коньячного завода.

Т1Г1 ЕПЕСТОК" И ДРУГИЕ. Когда еще в студен-

I I ческие годы я впервые услыхал словосоче-J I тание "фильтры Петрянова", в мозгу сформировался образ довольно сложного технического устройства. В действительности все не так: ФП — это прежде всего материал, причем полимерный. Состав его может быть разным: есть полиперхлор-виниловые ФП (таких больше всего), есть ацетил-целлюлозные, полиарилатные, политрифторсти-рольные и т.д. Но есть в них главная общность: волокна микроскопически тонки, паутина в сравнении с ними — все равно что канат рядом с бечевкой. Эти микронных размеров волокна осаждаются слоем нужной толщины, скрепляются между собой главным образом силами межмолекулярного взаимодействия, образуя нетканый материал.

Конечно, многие свойства ФП зависят от состава. Ацетилцеллюлозные, к примеру, гидрофильны и могут растворяться в разбавленных кислотах. Это дает некоторые преимущества при производстве, но делает их непригодными при работе в атмосфере кислотных туманов. Перхлорвиниловые, напротив, гидрофобны и кислотоустойчивы. Полиарилатные более термостойки и могут работать при температурах до 300' С (из ПХВ - лишь до 70). В общем, хорошее знание химии полимеров сослужило Петрянову добрую службу.

диаметрами волокон от 0,1 до 10 мкм, а толщина образуемого ими фильтрующего слоя измеряется обычно не миллиметрами — линейными единицами, а миллиметрами водяного столба, которыми до сих пор иногда измеряют давление. Иными словами, толщину слоя подгоняют под давление, при котором он будет работать.

Диаметр волокон — микроны, и у частиц, отфильтрованных ими, размеры того же порядка. Ясно, что фильтрование по принципу сита если и имеет место, то не играет главной роли: тут уж не сито — решето. Но не может проскочить сквозь такой фильтр подавляющее большинство твердых и жидких частиц микронных размеров. Почему? Почти все полимеры — диэлектрики. То самое статическое электричество, за которое мы, как правило, не любим синтетику, здесь оказывается чрезвычайно полезным: частицы прилипают к волоконцам! Можно усилить эффект, создав на фильтре больше электростатических зарядов. Что и делается на практике.

Самой сложной научной (да и технической) проблемой на первом этапе создания ФП было получение сверхтонких полимерных волокон. Классический фильерный метод здесь не годился. Но тогда — какой? Пусть об этом расскажет сам Игорь Васильевич. Вот фрагмент его воспоминаний.

— ...Как получить волокно нужного диаметра? Ведь даже пауки плетут паутину, нити которой имеют толщину десятки микронов, а не единицы. В голову пришла аналогия с задачами получения аэрозолей нужной дисперсности. Как получают грубые аэрозоли? — Распылением. А высокодисперсные? — Конденсацией из паровой фазы. Но разве можно получать конденсацией волокна? — Похоже, что нет. Но ведь есть ме-

может быть, струйка и не распадется на капли, а превратится в полимерное волокно?..

И вот после опытов с растворами полимеров взорам нашим предстала картина бурной генерации искусственной паутины. В мгновенье ока все вокруг оказалось покрытым тончайшими нитями...

Что было дальше? Эти нити исследовали под микроскопом: диаметр волокон — меньше 1,5 мкм. Электростатических зарядов на них — хоть отбавляй. Поместили под капилляром заземленный металлический лист: волоконца оседали на нем ровным пушистым слоем... Попробовали пропустить через него поток аэрозолей — ни одна твердая частица не проникла сквозь искусственный пух.

Так родились фильтры Петрянова.

Потом было многое: дальнейшие опыты и первые полупромышленные установки, не всегда простое внедрение новых материалов в разных отраслях с вредными и сильно запыленными цехами. То, что атомщики откликнулись первыми, не удивительно: их аэрозоли, как правило, вредны дважды — и радиоактивностью, и "химией". Еще были, по словам Игоря Васильевича, "трудности улавливания ленивых частиц", однако и их преодолели: броуновское движение и для этих частиц неизбежно...

И появилось много конструкций всевозможных фильтров с материалами ФП. Но, наверное, самой главной из них стал простейший респиратор одноразового действия "Лепесток" — кружок из ткани ФП диаметром 20 см с завязками из тесьмы и стягивающей резинкой по периметру. Да еще с пластмассовым каркасиком посредине — чтобы не прилипал "Лепесток" к лицу при вдохе, да еще с вшитым кусочком мягкой проволоки, сгибаемой по форме переносицы.

Что препятствует прохождению твердых частиц аэрозоля сквозь фильтры Петрянова: I — частица сталкивается с волокном, 2 — эффект касания снижает энергию частицы, а силы электростатического притяжения удерживают ее, 3 — они же действуют и при диффузии, 4 — влияние инерции, 5 — прямой захват заряженной частицы заряженным волокном.

тод диспергации (дробления, даже ультрадробления. — B.C.) жидкостей, который дает стольже мелкие частицы, что и конденсационные методы. Это электродинамическое распыление. Если подать на металлический капилляр высоковольтный потенциал, то капелька жидкости на конце капилляра взрывается веером мельчайших заряженных частиц...

Мысль заработала в направлении электродинамического распыления — для получения волокон. Капельки с заряженного капилляра вытягиваются в непрерывную цепочку... Но как же ее превратить в нитку?!

А что если попробовать добавить в летучий растворитель полимерный компонент? Возрастет вязкость жидкости, замедлится скорость распада истекающей из капилляра струйки на отдельные капли. А если при этом растворитель будет испаряться, то,

Сколько жизней спасло и удлинило немудреное это устройство, этого и сам Петрянов не знает. Горняки и солдаты, химики и рабочие промышленности стройматериалов, а в конечном счете — все мы должны быть признательны ему за это. Сотнями миллионов измеряется ежегодный "тираж" самых простых "Лепестков", а есть еще и усложненные — для работы с особо вредными веществами, например ртутью.,.

Некогда популярные беруши делали также из ФП, только отфильтровывали они не аэрозольные частицы, а децибелы. Тоже дело полезное. Жаль, что беруши пропали из российских аптек: распад — не только радиоактивный — приносит пользу далеко не всегда... Здесь имею в виду распад Союза.

Говорят, фильтры Петрянова работали даже на Венере — при исследовании состава ее атмосферы. А их изобретатель живет на Земле. Ему уже 88 — стал одним из патриархов отечественной науки и техники,,. В свое время довелось мне написать очерк о другом патриархе — Георгии Николаевиче Флерове — вскоре после его смерти. Игорю Васи-

да, — лучше, если б эти слова вы нашли еще при жизни Георгия Николаевича. Зря не поспешили."

На этот раз —спешу. ■

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 9'95

шш