Заглянем в будущее

Это и предопределило идею создания прочных материалов. Кристаллическое зерно должно быть мелким, а отдельные зерна надо сцементировать аморфной стекловидной прослойкой. Много шансов за то, что прочность возрастет, если комбинировать зернышки разной формы и разных механических свойств, скажем хрупкие и твердые с пластичными.

Можно предполагать, что будущее за комбинированными материалами из металлов и керамики, о чем мы поговорим поподробней чуть ниже.

Экстраполяционный прогноз таков: силы взаимодействия между атомами увеличить не удастся, поэтому надо стремиться к тому, чтобы улучшить микроструктуру материала, создать бездефектные крошечные зернышки и научиться их спаивать прочной и опять-таки бездефектной межкристаллической прослойкой.

Шансы на получение маленьких кристаллических частичек, лишенных дефектов, достаточно велики. В последние годы физики научились получать кристаллические «усики» — тончайшие кристаллы, практически лишенные дефектов. Прочность таких «усиков» достигает теоретического значения, рассчитанного М. Борном. Нам кажется, что вырастить крупные «усищи» в ближайшее время вряд ли удастся. Но без этого можно обойтись — маленькие бездефектные кристаллики смогут послужить великолепной основой для создания высокопрочных материалов.

* * *

Напряженно вглядываясь в туманную даль будущего техники и держась изо всех сил за ариаднову нить экстраполяционного прогноза, можно видеть две дороги, двигаясь по которым человечество получит в свое распоряжение нужные ему вещества.

Первым путем как раз и является попытка впрячь в одну телегу коня и трепетную лань, то есть создание комбинированных материалов. Уже производятся «усики» карбида ниобия, которые внедряются в металл ниобий. Электрические свойства ниобия выше всех похвал, но прочность его чрезвычайно мала. Комбинированный материал из карбида ниобия и иниобия воплощает в себе только положительные их качества.

Употребляются также в промышленности тончайшие нити бора, залитые расплавом алюминия. В этом случае легкость алюминия объединяется с прочностью бора, образуя новый легкий и прочный материал.

Однако, предсказывая описываемый путь создания новых материалов, никто не может похвастаться выдающейся фантазией. По нему уже давно, собственно говоря, следует сама природа. Действительно, что, скажем, представляет собой дерево? Не что иное, как комбинированный материал, в котором нити целлюлозы внедрены в матрицу лигнина. Так природа объединила крепость одного компонента и гибкость другого.

Вот почему большинство исследователей, сочиняющих новые материалы и мечтающих о том, чтобы получить нечто прочное, легкое и не поддающееся коррозии, идут по пути создания всяческих смешанных систем.

Необходимо заметить, что на этом пути сделаны лишь первые шаги. И за стеклянными нитями, внедренными в резину, последуют тысячи других подобных находок.

Сколько веков можно пользоваться чугуном и сталью? Спору нет, прочность их выше всякой критики. Однако они тяжелы, а чугун вдобавок и хрупкий. Нет, в будущем этим труженикам придется уступить место комбинированным материалам. Может быть, заменителями станут алюминий, бор, магний, в которые будут внедрены бездефектные кристаллики железа или кобальта. А еще лучше, если будет преодолена хрупкость керамических материалов. Не исключено, что будут созданы тела, состоящие из керамических или стеклянных зерен, отделенных друг от друга тончайшими оболочками металлов.

Разумеется, по этому же пути сочетания чистых веществ с разными свойствами пойдут и те творцы новых веществ, которые озабочены получением, скажем, прозрачного материала, обладающего магнитными свойствами, или прозрачной резины, или легкой, гибкой и немнущейся ткани (от прозрачности в этом случае можно отказаться).

В зависимости от конечной цели будут применяться самые различные способы смешения разных веществ. Способы эти уже все известны. Прежде всего можно предложить перемешать атомы или молекулы известных веществ. За эту идею патент, правда, не дадут, так как и этот способ составления смесей известен не одну тысячу лет и называется сплавлением.

Нанесение поверхностных слоев, увы, также давно известно. Но изобретатель, конечно, не должен этим огорчаться, поскольку наряду с хромированием или никелировкой он может предложить нанесение на поверхность любого вещества любое другое.

Идея перемешивания зернышек разных материалов также не блещет новизной. Более свежей придумкой является внедрение нитей в пластическую матрицу.

Если учесть то число интересных по своим качествам веществ, которым располагает человечество, то нетрудно сообразить, что количество смесей и комбинаций, используемых доселе, составляет лишь ничтожную часть того, что можно придумать. Так что число патентов, которые будут выданы на новые комбинированные материалы, будет расти в геометрической прогрессии еще многие годы.