|
Часть
2
http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/TECHNICS/GORDON.1/PART03.HTM
Массовое применение новых материалов
,
несомненно
,
зависит от снижения стоимости производства волокон до
действительно приемлемого уровня
.
Трудно сказать
,
сколько еще ждать
,
но уже сейчас возможен интересный
компромисс
-
использование асбестов
.
Асбест
,
можно сказать
,
представляет собой природные усы
,
которые донимаются
в карьерах
;
он довольно дешев
.
Механические свойства волокон асбеста уступают лучшим усам
,
он они значительно
превосходят и металлы
,
и стекловолокно
,
особенно если принять во внимание их вес
.
В прошлом асбест часто
использовался для армирования пластиков
,
но эта идея была дискредитирована безобразной технологией
.
Сейчас есть
возможность применить для асбестовых волокон методы
,
созданные для переработки усов
.
Это позволит резко улучшить
свойства таких армированных материалов
.
Композиционные материалы типа
смола
-
асбест должны найти широкое
применение
.
Армированные материалы довольно хороши в промышленных условиях
,
здесь они могут играть важную роль
,
хотя
производство их довольно трудоемко
.
Мне кажется
,
мы очень нуждаемся
,
кроме того
,
в улучшенных материалах для
самого широкого потребителя
,
материалах
,
которые не требуют сложного оборудования для обработки
.
Ясно
,
что
образцом при создании таких материалов должна быть древесина
.
Механические свойства дерева превосходны
,
хотя
никто не возражал бы
,
если бы они были еще лучше
.
Недостатки древесины определяются ее биологическим
происхождением
.
Она усыхает
,
разбухает
,
гниет
,
нуждается в окраске
,
требует ухода
.
Эффективность древесины в легких
конструкциях
,
простота ее обработки
(
а именно в этом каждый из нас и заинтересован в первую очередь
)
определяются
малой плотностью этого материала
.
На нынешнем уровне знаний можно было бы взять армированный
,
но практически инертный материал и заполнить его
порами нужных размеров и формы
,
чтобы получить вещество с удельным весом примерно
0,5,
которое можно легко
резать и обрабатывать
.
Если в качестве связующего использовать один из термопластов
,
то такой материал можно было
бы не только пилить
,
строгать
,
сверлить
,
но также гнуть и формовать при подходящей температуре
.
Такой материал
потребовал бы тонких научных разработок
,
но
,
будучи дешевым
,
он имел бы и очень много достоинств
.
И они
определялись бы не только удобствами для любителей и кустарей
,
такой материал был бы незаменим для
экспериментальных разработок
.
Именно скорость разработки
,
от опытных образцов до серийного производства
,
была
самым сильным аргументом в пользу деревянных самолетов во время войны
.
Неизбежные задержки в разработках
,
более
чем что
-
либо друг
oe,
становятся пороком и причиной срывов при реализации сложных технических проектов
.
Есть еще один подход к решению проблемы новых материалов
,
о котором мы еще не говорили
.
По
-
видимому
,
ему
уделяется больше внимания в Японии
.
Мы уже подчеркивали
,
что польза древесины и целлюлозы вообще определяется
ее низкой плотностью в сочетании с отличным модулем Юнга
.
Удельный модуль древесины вдоль волокна практически
тот же
,
что и у технических металлов
.
Целлюлозная молекула
,
как мы видели в
главе
5
,
состоит из сахарных колец
,
то есть из сложных цепей
,
построенных в
значительной степени из атомов углерода
.
Поэтому можно ожидать
,
что связь между углеродными атомами жесткая
:
это
ведь та же связь
,
что и в алмазе
.
Большинство синтетических полимеров также построено из цепей атомов углерода
.
Полиэтилен
,
например
,
состоит
просто из
(
СН
2
)
n
.
Другие синтетические полимеры химически несколько сложнее
,
но их упругие свойства не очень
отличаются от полиэтилена
.
Далее
,
модуль упругости алмаза изменяется примерно от
8
Ч
10
4
до
12
Ч
10
4
кГ
/
мм
2
в
зависимости от того направления
,
в котором он измеряется
.
Алмаз имеет плотность около
3,5,
то есть атомы углерода
упакованы в нем более плотно
,
чем в полиэтилене
,
имеющем плотность около
0,92.
Если мы введем все необходимые
поправки
,
то найдем
,
что модуль полиэтилена в направлении цепочек должен быть примерно
2,5
Ч
10
4
кГ
/
мм
2
.
Другие
полимеры должны иметь жесткость того же порядка
.
Однако экспериментально определенный модуль упругости полиэтилена равен приблизительно
200
кГ
/
мм
2
,
то есть
примерно в сто раз меньше теоретического
.
Почти такое же положение с другими синтетическими полимерами
.
Удивительно
,
что авторы учебников
(
описывающие химическое строение полимерных цепочек в умилительных
подробностях
)
не только не объясняют такого расхождения
,
но даже не замечают его
.
Здесь напрашивается объяснение
,
ставшее возможным после работ Франка и Келлера
(
Бристольский университет
).
Уже
давно известно
,
что молекулы
-
цепочки большинства природных и искусственных полимеров в некоторой степени
кристалличны
,
наподобие натуральной целлюлозы
(
Do'stlaringiz bilan baham: |
