Юный техник 1993-05-06, страница 23

ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ

НУ НА ЧТО КРЕМНИЙ ГОДИТСЯ?!

В самом деле, бросовый камень, которого завались. Не скажите. Похоже, современная наука вновь вступает в каменный век. И вовсе не из-за того, что зашла в тупик. Просто до поры до времени скрытые возможности минералов начинают потихоньку осваиваться учеными и применяться в самых разных и широких областях науки и техники. Не забывая об уже известных находках — искусственных сапфирах, рубинах, алмазах,— поговорим о тех, которых в природе в чистом виде нет вовсе. Один из таких рукотворных камней — нитрид кремния (Si3N₄).

Как это ни печально, но 15— 20% энергии топлива сгорает в автомобильном моторе бесполез но, грея улицу через радиатор из-за потерь тепла. Но с этим приходится пока мириться, ведь у металлов, из которых сделан автомобильный двигатель, очень высока теплопроводность. В поисках подходящего материала конструкторы перепробовали все — фарфор, керамику... Но остановились на нитриде кремния. И вот почему. Температура в 1000—1500 градусов ему нипочем, и при ней он сохраняет высокую прочность, не коробится, не трескается. Но самое удивительное (это показали эксперименты) — раскаленный «каменный» поршень скользит по такой же раскаленной «каменной» гильзе словно коньки по льду!

Еще один потребитель нитрида кремния — газовые турбины. Это очень хороший, легкий двигатель, причем достаточно простой. Однако экономичен он только тогда, когда температура газов, омывающих лопатки, близка к 1500 градусам Поэтому лопатки приходится охлаждать, иначе никакой высоколегированный сплав не выдержит! А это опять потери.

И не удивляйтесь, если вам скажут, что цена сплава, из которого делают турбинные лопатки, сравнима по цене с серебром. А вот точно такая же, но из нитрида кремния, стоит куда дешевле и не требует охлаждения. Узрев прямую выгоду, одна шведская фирма разработала технологию позволяющую формовать из этого материала за один прием не одну лопатку, а сразу целое колесо. Процент брака пока, правда, велик, но все равно получается куда выгоднее, чем из металла.

А теперь о главном, как создать столь полезный материал. На первый взгляд кажется, получение его не составит труда. Ведь сырье для кремния — обычный песок, а другого компонента — азота — хватает в воздухе. Однако сделать его не так-то просто Взгляните на рисунок. Вот одна из ранних технологий. Порошок очень чистого кремния (малейшая примесь портит все дело!) помещают в специальную камеру — газостат, похожии на

21