ОТКРЫТИЯ, КОТОРЫЕ ПОТРЯСЛИ МИР

Весь XX век буквально усеян "вешками" открытий в материаловедении. Рукотворный алмаз, материалы сверхпроводящие, сверхтвердые, сверхлегкие... Однако сегодня не очень-то радужные перспективы у этой науки. Войны, что ли, не хватает?

ЛЕГЕНДАРНЫЙ ФРАНЦЕВИЧ ПРЕКРАСНО ГОТОВИЛ СУП С БРЫНЗОЙ

Я пришла к Валерию Владимировичу Скороходу -- заместителю директора института проблем материаловедения -- не совсем удачно. Он преподает в Национальном техническом университете "КПИ" и только что вернулся с лекции.

-- Думаю, вас должны любить студенты: вы доступно объясняете сложные темы и молоды душой -- пишете стихи, играете на фортепьяно, поете...

-- Это все журналисты -- шпионы, или нас действительно чересчур рассекретили? -- Валерий Владимирович удивился, как удивляются люди, понявшие, что окружающие знают о них больше, чем им того хотелось бы. -- Я писал стихи, четверостишия друзьям на юбилеи...

-- А можно хоть одну эпиграммку, самую добрую и ласковую?

-- Не могу. Теперь они мне не принадлежат. Но и в стихах, и в игре на гитаре и фортепьяно я -- дилетант.

-- А будь у нас рояль в кустах, что смогли бы сыграть -- "Чижика-пыжика", "Собачий вальс", Баха, Вивальди?

-- Могу и "Собачий вальс". Помните шопеновский, посвященный собачке Жорж Санд? А вообще я играю романсы, практически все песни Окуджавы.

-- И поете?

-- Пою -- громко сказано. Вы же видите, голоса у меня нет (после лекции у Валерия Владимировича действительно сел голос), но слух все же имеется. Да что я! Настоящим романтиком был легендарный первый директор нашего института Иван Никитич Францевич. Он предвидел развитие многих современных направлений материаловедения и в 1955 году создал этот институт. Францевич неплохо рисовал, любил серьезную музыку -- Баха, Моцарта, а поскольку был заядлым туристом -- играл на гитаре и пел туристские песни. И, как каждый турист, очень хорошо готовил. Мог под настроение соорудить, например, болгарский суп с брынзой.

ПЕРВЫМИ АЛМАЗ ПОЛУЧИЛИ ОДНИ, ЗАПАТЕНТОВАЛИ -- ДРУГИЕ

-- Валерий Владимирович, много ли вы можете назвать открытий в материаловедении, которые поистине потрясли мир?

-- Таких всегда мало. Но самое-самое есть и у нас. Увы, это не получение золота из железа.

-- Жаль, значит, и во втором тысячелетии не сбылась эта мечта человечества.

-- Зато настоящим потрясением было создание искусственного алмаза. Ведь это не просто камушек в колечко. Это самый прочный абразив в мире, он может обрабатывать любые металлы, камень.

-- А у меня есть пилочка для ногтей, покрытая алмазной крошкой. Она служит уже больше двадцати лет.

-- Создать эту крошку было очень трудно. Хотя алмаз -- это обычный углерод, которого много в природе. А превращается он в кристалл при высоком давлении и температуре две тысячи градусов. Такие условия, хотя и редко, встречаются в земной коре. Особенно известны Южная Африка и Якутия. Требовалось создать искусственно такие же условия.

-- Очевидно, во всем мире ученые стремились это сделать?

-- А удалось благодаря работам английского физика Перси Уильямса Бриджмена, который и не занимался алмазами. Он изобрел устройство для получения высоких давлений, за что был награжден Нобелевской премией. После его изобретения оставалось только научиться нагревать углерод. Первыми заветный камень получили ученые Швеции. Но они почему-то не зафиксировали открытия. А через несколько месяцев американская фирма "Дженерал электрик" получила первый патент на синтез алмазов.

-- Американцы украли открытие, перекупили или разработали все сами?

-- Кто знает, слухи разные ходили. А в Киеве первый синтетический алмаз в промышленных условиях был получен в 1961 году. Очевидно, крошка для вашей пилочки произведена на полтавском заводе по выпуску синтетических алмазов.

Синтез алмазов был переломным моментом, когда человек мог крикнуть: я сделал это! Но вскоре оказалось, что есть еще нитрид бора -- соединение бора и азота. Это рукотворный аналог углерода, который при высоких давлениях приобретает алмазоподобную структуру и даже имеет преимущества перед алмазом в обработке некоторых металлов. Его тоже запатентовала фирма "Дженерал электрик", но одну из разновидностей этого материала -- гексанит, обладающий очень высокой ударной прочностью, -- сделали в нашем институте. Мы даже выиграли патентный спор с "Дженерал электрик".

-- Но как же обрабатывать такие сверхтвердые материалы?

-- В том-то и дело, что за одной революцией должна следовать другая -- по обработке. Ведь рукотворные материалы имеют самые необычные свойства. Например, нитрид кремния. Он твердый, им можно обрабатывать цветные металлы. Он же -- высокотемпературный диэлектрик, химически стоек, поэтому прекрасно работает в высокотемпературных излучателях и нагревателях. Но и это не все. Его прочность при обычной температуре не примечательна, но он сохраняет ее до очень высоких температур, то есть становится аналогом жаропрочных сплавов, из которых можно делать даже лопатки газовых турбин. Видите, один материал, а три свойства такие разные.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГРАФИТОВЫХ ЗАМЕДЛИТЕЛЕЙ -- СТРАТЕГИЧЕСКАЯ ОШИБКА КОНСТРУКТОРОВ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

-- А сколько новых сплавов создано для атомных реакторов?

-- Да все! Ведь делящееся вещество нагревается до 1500 градусов. Нельзя допустить его проникновения в окружающую среду. Поэтому оно закрыто в жаростойкую оболочку, которая к тому же не должна поглощать нейтроны.

-- Во время Чернобыльской катастрофы материалы выдержали испытание или сами были причиной беды?

-- Не выдержали, но не по своей вине. Была допущена стратегическая ошибка в их использовании. В реакторе есть замедлитель нейтронов. Самые первые реакторы были водо-водяными, то есть роль замедлителя нейтронов выполняла тяжелая вода с дейтерием. При цепной реакции выделяются быстрые нейтроны, а с топливом, с ураном-235, реагируют лишь тепловые нейтроны. Вот и нужно замедлять бег быстрых нейтронов, чтобы они не вышли из зоны реакции, иначе она погаснет. Решили -- а зачем возиться, делать тяжелую воду, просто возьмем графит. Но когда реакция вышла из-под контроля, воду можно было бы быстро слить и остановить ее. А тысячи тонн графита куда денешь?

-- В каких еще областях невозможно работать без специальных материалов?

-- Космос. Сегодня корабли многоразового использования уже прилетают на Землю практически без повреждений оболочки. Специально для космоса создана металлургия ниобия, из сплавов которого сделаны ответственные внутренние конструкции.

-- Есть материалы, с помощью которых можно было бы гулять по другим планетам?

-- Пока только по Луне, хотя там холодно -- почти абсолютный нуль плюс вакуум, поэтому слипались шестеренки колес лунохода. Эта задача решена. А вот по Венере ходить пока не можем. Там 500 градусов... тепла, -- улыбается академик, -- и атмосфера плотная: много углекислого газа, паров. У Марса наоборот -- разреженная. Тоже проблема. Но материалы для работы под водой или под землей сделать не легче.

СМЫШЛЕНЫЙ МЕТАЛЛ ПРИНЕС ИЗОБРЕТАТЕЛЯМ ПАТЕНТ ЧЕРЕЗ 30 ЛЕТ

-- Каким из сотворенных свойств материалов ученые могут гордиться?

-- Одно из самых удивительных -- память формы и сверхупругость. Мы знаем, что пока металл "держит форму", сопротивляется деформации, его упругая восстанавливаемая деформация незаметна и составляет доли процента. А вот 10% -- это уже сверхупругость. И ее хорошо видно невооруженным глазом, как у резины. Так вот, второе открытие -- сверхупругие сплавы, и особенно с памятью формы -- потрясло мир именно поэтому.

-- Наши читатели уже знают, что в Киеве некоторые улицы освещаются лампами, которые сами включаются и отключаются в нужный момент с помощью таких сплавов.

-- Я этого не знаю, но возможно. Внешний эффект в чем? Вы нагреваете проволоку при определенной температуре и скручиваете в спираль. Когда она остынет, ее можно выпрямить. Но как только вы снова нагреете эту проволоку до той же температуры, она "вспомнит", что нужно свернуться в спираль.

-- Тут тоже были недоразумения с признанием первооткрывателей?

-- Наоборот. Произошло настоящее чудо: патент на изобретение был выдан через 30 лет. Оказалось, в свое время патриарх советской металлофизики, украинский и российский академик Георгий Курдюмов еще в 1949 году обнаружил подобный эффект. Правда, он не был таким зрелищным и о нем знали лишь узкие специалисты. А когда открыли память формы, было доказано, что это проявление эффекта Курдюмова--Хандроса. Ученые получили патент и диплом на открытие в 1981 году.

-- Действительно фантастика. Впрочем, как и сама память металла.

-- Недаром за границей сплавы с памятью формы назвали умными. Хотя проводить аналогию с живой природой здесь можно только условно.

ЛЫСЕНКОВЩИНЫ В МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ НЕ БЫЛО

-- Ваша наука напоминает генетику. В том смысле, что вы пытаетесь в корне изменить природу материалов, создать новые -- невиданные. Не было ли на какую-то из материаловедческих теорий таких же гонений, как на генетиков или кибернетиков?

-- По большому счету, нас сия чаша миновала. Не было ни разгромных дискуссий, ни человека типа Лысенко, который бы возглавил травлю. Хотя, скажем так, притесняемые теории были. Например, теория дислокации, которая определяла механизм пластической деформации металлов. Было много споров, но ответ нашли западные ученые.

-- Понятно, у нас пытались найти "советскую дислокацию"?

-- Что-то в этом роде. До настоящих репрессий дело не дошло. Тем не менее очень видные ученые позже каялись в своих ошибках.

ЧТОБЫ МАГНИТОФОН "ПЕЛ" ГРОМКО

-- Как по мне, каждый ваш материал -- открытие.

-- Нет. Большинство -- это новые технологии. Например, совершенствование условий для получения сверхчистых полупроводников. Если полупроводниковый кристалл содержит один атом примеси на миллион -- этого слишком много. Нужно -- один атом на миллиард. Не изобрети ученые такие материалы, писали бы вы мою "речь" от руки, а не на диктофон. Только в совершенно чистый кристалл можно вводить примеси.

-- Значит, кристаллы очищают, чтобы снова "запачкать"?

-- Да. Допустим, для того, чтобы создать знаменитые pn-переходы. Есть два типа проводимости -- положительный и отрицательный. В принципе, носители тока -- это электроны, отрицательные заряды. Но в полупроводниках возникают другие носители -- положительные заряды, или так называемые электронные дырки. Так вот, pn-переход создает как бы запирающее устройство -- в одном направлении ток течет, а в другом -- нет. Это совершило революцию в технике, так как позволило создать транзиторы и перейти от ламповой электроники к полупроводниковой.

-- А из новых материалов можно сделать скрипку с волшебным звучанием?

-- Слава Богу, нет -- самый волшебный звук дает только природное дерево. А вот в спорте! Если вы следили за прыжками в высоту с шестом, то могли заметить, что рекорд вдруг вырос на целый метр. Это потому, что сначала шест был бамбуковым, позже -- металлическим, а теперь -- фиберглассовый, то есть из стекловолокна и полимера. Он сгибается, пружинит и подбрасывает спортсмена на большую высоту. Самые лучшие теннисные ракетки -- углепластиковые. А делались эти материалы для авиации. Биты для бейсбола и гольфа -- вообще произведение искусства. Там и композиты, и сверхпрочные алюминиевые сплавы. Правда, и стоят такие изделия не одну сотню долларов.

-- Медики обижаются: за границей есть скальпели из керамики, а мы режем тупыми. Обидно -- космос новейшими матералами обеспечили, а земляне обделены вниманием.

-- Хочу высказать одну грустную мысль. Материаловедение -- наука очень дорогостоящая. Пока мы готовились к гипотетической войне, деньги выделяли. А сейчас... Честно говоря, не знаю, будут ли у материаловедения Украины такие же перспективы, как раньше, если нас переориентируют на скальпели, пилочки для ногтей и сковородки. Впрочем, и на космос денег нет. Но это так, к слову. А что касается скальпелей... Еще в 1975 году в английском журнале "Природа" появилась статья под названием "Керамическая сталь". Авторы ее показали, что, управляя фазовыми превращениями диоксида циркония, можно придать керамике прочность высокозакаленной стали. Сегодня в этой области японцы достигли просто совершенства. Они сделали керамику, выдерживающую нагрузку в 200 кг на квадратный миллиметр.

-- Они нашли какой-то особенный секрет?

-- Помните, у Жванецкого: "Тщательнее надо, тщательнее". Вот и весь секрет. Поэтому они делают такую керамику, а не мы.

-- Печальный конец нашей сегодняшней беседы. Кажется, что все хорошее уже было. А самое обидное -- много открытий остались лежать на полке. По крайней мере, в нашей стране.

-- Не будьте пессимистом! Ведь материаловедению всего каких-то 50 лет. Сделаны гениальные заявки. Причем многие из них настолько революционны, что могут быть воплощены лишь в следующем тысячелетии.

Об этом с академиком Скороходом мы поговорим в следующую субботу.