Слоеные “пирожки” ХХI века
С тех пор, как человек стал возводить искусственные сооружения и создавать из окружающего вещества облегчающие его труд и быт предметы, его стали беспокоить материаловедческие проблемы. Например, хотелось ему, чтобы используемые им материалы были как можно прочнее. Поэтому древние евреи во времена египетского плена стали при производстве кирпича добавлять в глину солому, придавшую кирпичам дополнительную прочность. Так был создан первый композитный материал.
Вскоре после появления на дорогах автомобилей оказалось, что их окна, будучи изготовленными из обычного стекла, – небезопасны. Растрескиваясь под ударами гравийных частиц, вылетающих из-под колес других автомобилей, они дают множество разлетающихся осколков, травмирующих и пассажиров в автомобиле и тех, кто случайно оказался рядом.
Тогда француз Эдуард Бенедиктус в 1910 году изобрел многослойное стекло, которое он запатентовал под названием “триплекс”. Под этим названием оно известно и сегодня.
В простейшем варианте между двух обычных стекол запрессовывается ламинирующая пластиковая или жидкая пленка. При этом прочность стекла возрастает в 10-15 раз, а при попытке его разбить осколки не разлетаются в стороны, а повисают на ламинате, никому не причиняя вреда.
С тех пор прошло 100 лет, технология многослойных стекол прошла длинный путь многосложного развития, а широта их применения такова, что триплекс можно без преувеличения назвать изобретением века, хотя чаще всего мы проходим мимо него, даже не замечая. Это развитие до сих пор не закончено, его высшая точка на сегодняшний день – создание в 2007 году так называемой прозрачной брони.
Финансировалась эта разработка грантом НАТО, а ее соисполнителями были НТК «Институт монокристаллов» в Харькове, Физико-технический институт им. Иоффе в Санкт-Петербурге, Институт неорганической химии в Словакии и компания Saint Gobain Advanced Ceramics в Чехии.
В Харькове расположено одно из самых мощных в мире производств искусственных сапфиров, ставшее базовым для всего проекта. Таких кристаллов как в Харькове, не выращивают больше нигде в Европе и харьковчанам во многих отношениях удается сохранять монополию на этих рынках.
Прозрачная броня представляет собой “сэндвич” из сапфира, стекла и пластмассы. “Задача сапфира - превратить конусную часть пули в цилиндрическую, то есть затупить. А у затупленной пули удельная нагрузка уже в десятки раз меньше, и с ней легко справляется стекло. Пластмасса же просто удерживает осколки”, - поясняет начальник отдела кристаллов корунда доктор технических наук Леонид Литвинов.
Часто после реализации экзотических в чем-нибудь проектов оказывается, что у них не очень светлое будущее – то ли их экзотичность оказывается чрезмерной, то ли цена, то ли спрос слишком узок. Но в данном случае реализация проекта оставила после себя в Харькове живое производство прозрачной брони. Стоимость ее действительно не для бедных, но ее можно заказать и в обусловленные контрактом сроки получить готовые изделия. Что и сделал некий производитель спецтехники из Германии, решивший оснастить прозрачной броней свои бронетранспортеры. Весной нынешнего года он получил заказ, как говорится, в лучшем виде.
К слоистым материалам примыкают волокнистые. Такие, как кевлар. Его химическое название – полипарафенилентерефталамидное волокно. Впервые кевлар был получен группой Стефани Кволек в 1964, технология его производства разработана в 1965 году, а с начала 1970-x годов начато коммерческое производство.
Разрабатывался материал для армирования автомобильных шин, в этом качестве он используется и теперь. Вообще, кевлар используют как армирующее волокно в композитных материалах, которые получаются прочными и лёгкими. Он используется также для армирования медных и волоконно-оптических кабелей (нитка по всей длине кабеля, предотвращающая растяжение и разрыв кабеля), в диффузорах акустических динамиков и в протезно-ортопедической промышленности для увеличения износостойкости частей углепластиковых стоп. В частности, оказалось, что он – незаменимый компонент тканей, из которых делают (шьют?) противопулевую защитную одежду.
Насколько серьезна защитная сила кевлара? В 2004 году во время войны в Ираке граната упала в расположение отделения под командованием американского капрала Данхэма. Капрал сорвал с головы кевларовый бронешлем и накрыл им гранату. Граната взорвалась. Никто из солдат не пострадал. А Данхэм, хотя и погиб, но убили его не осколки, а взрывная волна. Бронешлем взрывом разорвало на части, фотографии его остатков выкладывались в Интернете.
Однако подлинные рекорды прочности, как оказалось, надо искать не в лабораториях химиков, а в живой природе. Паутина, выпускаемая пауками из особых желез, в 3 раза прочнее кевлара и в 15 раз прочнее стали! Вот только доступным этот материал никак не назовешь. Но благодаря тому, что к разработке технологий сверхпрочных материалов в этом году подключилась генная инженерия, это досадное обстоятельство быстро изменится. Американским биотехнологам из университета штата Юта удалось скрестить паука и… козу! Это значит, что определенная группа генов была перемещена из генома паука в геном козы. Коза от этого не стала ни восьминогой, ни шестиглазой, но в ее молоке в больших количествах появился тот самый белок, благодаря которому паутина обладает такими уникальными прочностными свойствами. Таким образом он стал доступным.
Одновременно в Голландии работал арт-проект, возглавляемый художницей Джалилой Эссаиди, в который хорошо бы вписалась пуленепробиваемая человеческая кожа. Ей стало известно о работе американских биотехнологов, она задала себе вопрос: "Паутину можно использовать для производства бронежилетов, я подумала, зачем себя ограничивать? Почему бы не вживить паутину сразу в человеческую кожу? Что бы произошло, если бы гены пауков стали частью нашего генома и люди стали бы пуленепробиваемыми?". С этой мыслью она и привлекла к своему проекту Бдул эль Галбзуриа, профессора Центра медицины университета Лейдена. Сразу же оказалось, что человеческая кожа (а ее биотехнологи давно умеют выращивать искусственно) прекрасно уживается с паутиной. Начались этически несколько сомнительные эксперименты, но этика и любопытство – совершенно разные вещи. В настоящее время уже существуют образцы человеческой кожи (искусственной), отражающие пули калибра 5,56.
Следующий этап решения сильно изменившейся задачи – приживление пуленепробиваемой кожи живому человеку. "Я восхищаюсь этим проектом и согласился пересадить небольшой участок искусственной кожи себе на руку, но для меня это не медицинский эксперимент, а желание всегда иметь при себе произведение искусства", - говорит директор музея биотехнологий в Антверпене Герт Вербеке. Подождем результатов, они уже близки.
С тех пор, как человек стал возводить искусственные сооружения и создавать из окружающего вещества облегчающие его труд и быт предметы, его стали беспокоить материаловедческие проблемы. Например, хотелось ему, чтобы используемые им материалы были как можно прочнее. Поэтому древние евреи во времена египетского плена стали при производстве кирпича добавлять в глину солому, придавшую кирпичам дополнительную прочность. Так был создан первый композитный материал.
Вскоре после появления на дорогах автомобилей оказалось, что их окна, будучи изготовленными из обычного стекла, – небезопасны. Растрескиваясь под ударами гравийных частиц, вылетающих из-под колес других автомобилей, они дают множество разлетающихся осколков, травмирующих и пассажиров в автомобиле и тех, кто случайно оказался рядом.
Тогда француз Эдуард Бенедиктус в 1910 году изобрел многослойное стекло, которое он запатентовал под названием “триплекс”. Под этим названием оно известно и сегодня.
В простейшем варианте между двух обычных стекол запрессовывается ламинирующая пластиковая или жидкая пленка. При этом прочность стекла возрастает в 10-15 раз, а при попытке его разбить осколки не разлетаются в стороны, а повисают на ламинате, никому не причиняя вреда.
С тех пор прошло 100 лет, технология многослойных стекол прошла длинный путь многосложного развития, а широта их применения такова, что триплекс можно без преувеличения назвать изобретением века, хотя чаще всего мы проходим мимо него, даже не замечая. Это развитие до сих пор не закончено, его высшая точка на сегодняшний день – создание в 2007 году так называемой прозрачной брони.
Финансировалась эта разработка грантом НАТО, а ее соисполнителями были НТК «Институт монокристаллов» в Харькове, Физико-технический институт им. Иоффе в Санкт-Петербурге, Институт неорганической химии в Словакии и компания Saint Gobain Advanced Ceramics в Чехии.
В Харькове расположено одно из самых мощных в мире производств искусственных сапфиров, ставшее базовым для всего проекта. Таких кристаллов как в Харькове, не выращивают больше нигде в Европе и харьковчанам во многих отношениях удается сохранять монополию на этих рынках.
Прозрачная броня представляет собой “сэндвич” из сапфира, стекла и пластмассы. “Задача сапфира - превратить конусную часть пули в цилиндрическую, то есть затупить. А у затупленной пули удельная нагрузка уже в десятки раз меньше, и с ней легко справляется стекло. Пластмасса же просто удерживает осколки”, - поясняет начальник отдела кристаллов корунда доктор технических наук Леонид Литвинов.
Часто после реализации экзотических в чем-нибудь проектов оказывается, что у них не очень светлое будущее – то ли их экзотичность оказывается чрезмерной, то ли цена, то ли спрос слишком узок. Но в данном случае реализация проекта оставила после себя в Харькове живое производство прозрачной брони. Стоимость ее действительно не для бедных, но ее можно заказать и в обусловленные контрактом сроки получить готовые изделия. Что и сделал некий производитель спецтехники из Германии, решивший оснастить прозрачной броней свои бронетранспортеры. Весной нынешнего года он получил заказ, как говорится, в лучшем виде.
К слоистым материалам примыкают волокнистые. Такие, как кевлар. Его химическое название – полипарафенилентерефталамидное волокно. Впервые кевлар был получен группой Стефани Кволек в 1964, технология его производства разработана в 1965 году, а с начала 1970-x годов начато коммерческое производство.
Разрабатывался материал для армирования автомобильных шин, в этом качестве он используется и теперь. Вообще, кевлар используют как армирующее волокно в композитных материалах, которые получаются прочными и лёгкими. Он используется также для армирования медных и волоконно-оптических кабелей (нитка по всей длине кабеля, предотвращающая растяжение и разрыв кабеля), в диффузорах акустических динамиков и в протезно-ортопедической промышленности для увеличения износостойкости частей углепластиковых стоп. В частности, оказалось, что он – незаменимый компонент тканей, из которых делают (шьют?) противопулевую защитную одежду.
Насколько серьезна защитная сила кевлара? В 2004 году во время войны в Ираке граната упала в расположение отделения под командованием американского капрала Данхэма. Капрал сорвал с головы кевларовый бронешлем и накрыл им гранату. Граната взорвалась. Никто из солдат не пострадал. А Данхэм, хотя и погиб, но убили его не осколки, а взрывная волна. Бронешлем взрывом разорвало на части, фотографии его остатков выкладывались в Интернете.
Однако подлинные рекорды прочности, как оказалось, надо искать не в лабораториях химиков, а в живой природе. Паутина, выпускаемая пауками из особых желез, в 3 раза прочнее кевлара и в 15 раз прочнее стали! Вот только доступным этот материал никак не назовешь. Но благодаря тому, что к разработке технологий сверхпрочных материалов в этом году подключилась генная инженерия, это досадное обстоятельство быстро изменится. Американским биотехнологам из университета штата Юта удалось скрестить паука и… козу! Это значит, что определенная группа генов была перемещена из генома паука в геном козы. Коза от этого не стала ни восьминогой, ни шестиглазой, но в ее молоке в больших количествах появился тот самый белок, благодаря которому паутина обладает такими уникальными прочностными свойствами. Таким образом он стал доступным.
Одновременно в Голландии работал арт-проект, возглавляемый художницей Джалилой Эссаиди, в который хорошо бы вписалась пуленепробиваемая человеческая кожа. Ей стало известно о работе американских биотехнологов, она задала себе вопрос: "Паутину можно использовать для производства бронежилетов, я подумала, зачем себя ограничивать? Почему бы не вживить паутину сразу в человеческую кожу? Что бы произошло, если бы гены пауков стали частью нашего генома и люди стали бы пуленепробиваемыми?". С этой мыслью она и привлекла к своему проекту Бдул эль Галбзуриа, профессора Центра медицины университета Лейдена. Сразу же оказалось, что человеческая кожа (а ее биотехнологи давно умеют выращивать искусственно) прекрасно уживается с паутиной. Начались этически несколько сомнительные эксперименты, но этика и любопытство – совершенно разные вещи. В настоящее время уже существуют образцы человеческой кожи (искусственной), отражающие пули калибра 5,56.
Следующий этап решения сильно изменившейся задачи – приживление пуленепробиваемой кожи живому человеку. "Я восхищаюсь этим проектом и согласился пересадить небольшой участок искусственной кожи себе на руку, но для меня это не медицинский эксперимент, а желание всегда иметь при себе произведение искусства", - говорит директор музея биотехнологий в Антверпене Герт Вербеке. Подождем результатов, они уже близки.
Комментариев нет:
Отправить комментарий