Страница:
Чтобы осветить большой город, наверное, не хватило бы всех сокровищ мира - если использовать природные сапфиры. Но трубочки для ламп делают из искусственных кристаллов. Новые светильники, разработанные советскими учеными, на 10 процентов экономичнее ламп, сделанных по американской технологии из спеченного порошка кристаллической окиси алюминия - поликора.
Сапфир обладает уникальными свойствами. Температура его плавления свыше 2000 градусов. Теплопроводность при комнатной температуре - как у стали. Он великолепный диэлектрик, устойчив к радиации, даже при высоких температурах химически инертен. Его неокрашенная разновидность лейкосапфир, что называется, прозрачнее стекла: пропускает свет в диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового. И наконец, по твердости он уступает только алмазу.
Ученые давно научились синтезировать сапфир естественной формы. Чтобы из такого кристалла получить разнообразные изделия, заготовку надо обрабатывать алмазным инструментом, Но его хватает ненадолго. А главное до 90 процентов материала превращается в отходы...
Сотрудники ВНИИЭТО разработали новую технологию выращивания искусственного сапфира для получения профилированных кристаллов. В основу ее положен метод члена-корреспондента АН СССР А. Степанова, позволяющий формировать геометрию растущего кристалла. Промышленное оборудование дает монокристаллические изделия самой разнообразной формы.
И эти изделия уже не нуждаются в дополнительной обработке, они сразу идут в дело. Как, например, те трубочки, с которых начался наш рассказ.
Мы привыкли к тому, что термин "растущий кристалл" понимается в прямом смысле. Правильнее было бы сказать, что кристалл вытягивается из расплава. Процесс ведется в вакуумной электропечи при температуре более двух тысяч градусов.
Над тиглем виден лишь формообразователь - тугоплавкий стержень с шестигранным отверстием. Вот к нему подводят затравку, касаются ею расплава и начинают вытягивать из него жидкий столбик, который поднимается вверх, удерживаемый силами поверхностного натяжения. Получается маленькая призма, в основании которой - шестигранник. Охлаждаясь, она затвердевает и вот вам кристалл с заданной геометрией.
Таким способом в печи можно получить самую разную продукцию. На лабораторном столе своеобразная выставка изделий из искусственного сапфира. Чего здесь только нет - призмы и стержни различного сечения, герметизирующие узлы, тигельки!
Эти изделия могут применяться в металлургии, электронике, полупроводниковой технике, часовой и ювелирной промышленности, оптике. К примеру, те же колпачки для термопар используются в датчиках для быстродействующих регуляторов температуры, где особенно важна уникальная прозрачность сапфира. А в твердотельных лазерах конструктивные элементы из него на порядок увеличивают мощность, значительно повышают КПД и срок работы приборов.
Раньше такие элементы вытачивали из целого сапфирового кристалла алмазными резцами, а потом с двух сторон высверливали стержень алмазными сверлами. Дорогостоящий инструмент быстро выкрашивался, да и хрупкие стержни часто ломались. И если прежде стоимость небольшой трубки из сапфира измерялась тысячами, то теперь - рублями.
Сейчас ВНИИЭТО создает промышленные установки, на которых можно вытягивать и более сложные изделия.
В лаборатории уже получены из сапфира трубки с поперечными перегородками и спиральные теплообменники, которым не страшны химически активные вещества. Спираль из сапфира - скажи такое лет десять назад огранщику драгоценных камней, он в ответ бы только рассмеялся. А возьмите сделанные в лаборатории изделия переменного по длине сечения - болты и гайки, трубки с резьбой... Вот уж поистине грани творческого научного поиска сверкают куда ярче мишурного блеска драгоценных камней!
Колокола под кислым дождем
Колокольные органы - карильоны, на которых можно исполнять сложные музыкальные произведения, появились в XVI веке в Голландии, и многие из них дожили до наших дней. Ко, как оказалось, тщательно подобранные наборы колоколов в последние 25 лет пришли в расстройство. Причина этому кислотные дожди. Окислы серы и азота из промышленных дымов и выхлопных газов, реагируя с атмосферной влагой, образуют кислоты. Осаждаясь на стенки колоколов, эти кислоты разъедают металл, стенки утончаются, отчего звук колокола становится ниже, и в музыке карильона появляются диссонансы. Коррозия быстрее сказывается на небольших колоколах.
Единственный способ поправить дело - снять часть металла изнутри со стенок крупных колоколов музыкального набора, чтобы восстановить общую настроенность.
Специалисты крупнейшего в стране предприятия по литью колоколов полагают, что могли пострадать все колокола Голландии (их около 15000). Министерство охраны окружающей среды занимается сейчас исследованием этой неожиданной проблемы.
Беспламенные обогреватели
Каждый автомобилист знает, какое мучение заводить остывший на морозе двигатель. Возможно, эта проблема станет менее острой, когда будут широко производиться беспламенные каталитические обогреватели для автомашин, выпуск которых планируется на нескольких предприятиях Москвы.
В основе действия таких обогревателей лежит окисление бензина. Но это не простое горение. Реакция протекает на поверхности катализатора без образования пламени. При окислении одного грамма топлива на катализаторе выделяется такое же количество тепла, как и при обычном горении приблизительно 11 ккал. Но поскольку это тепло выделяется сравнительно медленно, оно используется полнее.
Сфера применения каталитических процессов с каждым годом расширяется, и потому поиск новых катализаторов остается важной задачей. К катализаторам предъявляются высокие требования: большой срок работы, низкая стоимость, устойчивость к действию "каталитических ядов" - веществ, даже ничтожные количества которых ослабляют катализ. Строгая теория, описывающая все многообразие каталитических явлений, пока не построена, и до сих пор в подборе новых катализаторов существенна роль эмпирических методов. Но поиск сегодня идет не вслепую. Расчет кинетики реакций и современные физико-химические методы исследования - ультрафиолетовая, инфракрасная и мессбауэровская спектроскопия, рентгеноструктурный анализ - позволили открыть ряд закономерностей, связывающих каталитическую активность с химическими свойствами вещества, которые определяются его электронным строением и физической структурой.
В отделе кинетики и катализа Института химической физики АН СССР давно ведется изучение катализаторов окисления с целью создания беспламенных обогревателей. Такие обогреватели очень нужны в районах с суровым климатом. Ведь при морозе ниже - 30 градусов Цельсия отказывает самая привычная техника. Загустевают топливо и смазка. Сварочные электроды становятся хрупкими и ломаются.
Понижается напряжение аккумуляторов. Даже газовые баллоны нельзя использовать без предварительного обогрева - давление газа падает ниже допустимого. Чувствительны к морозу оптические и другие точные приборы.
Серьезная проблема - обогрев людей, работающих в полевых условиях.
Беспламенные каталитические обогреватели имеют много преимуществ по сравнению с другими методами обогрева. Они безопасны и недороги, на протяжении большого времени могут работать автономно. Основная трудность при их создании - выбор подходящего катализатора. Ведь нужен универсальный катализатор, окисляющий все виды углеводородов, содержащихся в горючем, причем окисляющий их полностью, до углекислого газа и воды,- неполное окисление приводит к образованию окиси углерода и альдегидов, обладающих резким раздражающим запахом. К тому же обогреватели должны работать на распространенном топливе - лучше всего на обычном бензине, в котором содержатся многие каталитические яды.
Раньше в качестве катализатора для обогревателей использовалась платина.
Но и платина, и специальная разновидность асбеста, на подложку из которого она наносится,- слишком ценные материалы, чтобы их можно было расходовать в нужных количествах. Дальнейшие поиски привели к созданию в ИХФ АН СССР катализаторов на основе смесей окиси кобальта с окисью хрома. Подобрали и надежный материал для подложки - специальное кремнеземное волокно. Оказалось, что по активности такие катализаторы успешно соперничают с платиной.
Совершенствование катализаторов продолжается. В последнее время появились катализаторы с уменьшенным содержанием дефицитного кобальта.
В их состав добавлено железо и некоторые другие вещества, повышающие активность и долговечность смеси. Эти катализаторы можно использовать для беспламенного сжигания не только неэтилированного бензина, но и дизельного топлива, керосина, других видов горючего. Они работают несколько тысяч часов, а в случае отравления легко регенерируются прогреванием в пламени.
Новые катализаторы позволили создать экономичные обогреватели для моторов и аккумуляторов, с успехом применяющиеся в районах Сибири, Крайнего Севера, Дальнего Востока, на БАМе. Разрабатываются обогреватели для сварочных электродов, для кабин большегрузных машин в северном исполнении, для временных жилых помещений.
Обогрев не единственный способ использования катализаторов глубокого окисления. Не менее важная задача-защита атмосферы от загрязнений. Очень многие примеси, загрязняющие ее,- продукты неполного сгорания углеводородов, образующиеся, например, в двигателе автомобиля.
Массовое производство каталитических дожигателей, окисляющих выхлопы автомобилей или выбросы заводов до безвредного углекислого газа и воды, поможет сохранить чистый воздух в городах и промышленных зонах.
Радиотермометр
Как мы измеряем температуру, когда заболеем? Ставим градусник, вот и вся процедура. Но этот способ не удовлетворяет медиков. Во-первых, он неточен. А во-вторых, врачам иногда надо заглянуть в глубь человеческого организма, узнать температуру внутренних органов, затронутых болезнью.
А как это сделать?
С помощью радиотермометра сверхвысокой частоты, разработанного в Горьковском научно-исследовательском радиофизическом институте совместно с Горьковским медицинским институтом имени С. М. Кирова. Чувствительные антенны прибора улавливают тепловое излучение органов, расположенных на глубине до 15 сантиметров. В этом принципиальное отличие нового прибора от используемых в настоящее время тепловизоров, которые позволяют определять лишь температуру кожи человека.
В диапазоне дециметровых длин волн, в котором работает радиотермометр мощность теплового излучения прямо пропорциональна температуре излучающего тепло органа.
Процесс измерения не доставляет человеку никаких неприятных ощущений. Сам прибор невелик по размерам, работает от сети и от батарей. Все это делает его удобным в любых условиях эксплуатации.
С помощью радиотермометра можно обнаруживать на ранней стадии воспалительные процессы во внутренних органах - печени, желудке, головном мозге и других. Кроме того, радиотермометр можно использовать в физиотерапии для дозировки и контроля физиопроцедур, в медико-биологических исследованиях. Пригодится он и в ветеринарии для определения заболеваний у животных.
Нейрохирурги клеят сосуды
Закупорка кровеносных сосудов - тромбоз - представляет для организма повышенную опасность. Нарушается циркуляция крови, оргайы и ткани перестают получать питание,- как говорят медики, наступает ишемия.
Особенно чувствителен к этому человеческий мозг. Если закупоривается или даже частично сужается хотя бы один сосуд, можно ожидать осложнений вплоть до развития мозговых
катастроф - инсульта или инфаркта мозга. Число таких больных во всем мире растет с каждым годом. Нередко люди, у которых нарушились речь, память и другие жизненно важные функции, так и не могут вернуться к труду и нормальной жизни.
Консервативные методы лечения нарушений мозгового кровообращения (речь идет о лекарственной терапии), к сожалению, недостаточно эффективны. Ускорить развитие так называемых природных коллатералей - сети мелких сосудов, которые идут как бы в обход закупоренного участка, почти не удается. Вся надежда остается на хирургию, не исключая, разумеется, профилактики здорового образа жизни.
Еще с 50-х годов практикуется непосредственно удаление тромбов и даже атеросклеротических бляшек.
Почти два десятилетия назад было предложено создавать искусственные обходные пути к отрезанным от кровообращения участкам организма, в том числе и мозга. Такие шунты отчасти решали проблему, но развитие метода сдерживает его сложность. За время многочасовой микрохирургической операции на ограниченный участок сосуда приходится накладывать множество швов. В местах прокола иглой нежные ткани травмируются, а местами и отмирают. Со временем здесь образуется грубая рубцовая ткань, которая снова сужает просвет сосуда.
Над проблемами лечения ишемических поражений головного мозга вот уже многие годы работают специалисты Латвийского нейрохирургического центра, руководит которым доктор медицинских наук профессор Р. Кикут.
Коротко скажем лишь о двух их работах.
Заменить при традиционном шунтировании нить и иглу биологическим клеем предложил врач-нейрохирург И. Аксик. Состав клея достаточно прост: конечные продукты свертывания крови - тромбин и фибриноген. Их получают на станциях переливания крови, хранятся они в виде порошков и всегда под рукой у хирурга. Перед употреблением порошки смешивают в определенной пропорции и заливают третьим компонентом - физиологическим раствором Рингера, обогащенным ионами кальция. От него зависит и скорость застывания клея. Место соединения окутывается подобием муфты из так называемой гемостатической губки. Это также биологический материал, но получаемый уже из крови животных. Он служит для герметизации соединения. Через четыре-пять минут клей схватывается, и врачи открывают доступ кровотоку. Давление крови вначале дают даже чуть больше нормального - надо проверить прочность соединения, пока рана еще не зашита.
Проведя уже свыше ста пятидесяти операций, латвийские нейрохирурги убедились в достоинствах клея: его применение позволяет сократить до минимума число налагаемых швов.
Через неделю клей полностью рассасывается, и на этом месте образуются эластичные волокна соединительной ткани - коллагена. Сохраняется и необходимый просвет в сосуде - начинается нормальное снабжение кровью бывшей под угрозой части мозга. Это подтверждается проводимым после операции ангиографическим контролем: на рентгеновских снимках хорошо видно, как контрастная жидкость благополучно преодолевает места соединения.
Специалисты считают, что область применения биологического клея должна стать гораздо шире. Ведь метод практически не дает спазмов сосудов, достаточно прост в техническом плане. Клей вполне подходит для большинства микрохирургических операций, в том числе приживления конечностей (реплантаций), и в профилактических целях для того, чтобы ликвидировать просачивающуюся кровь при операциях на крупных сосудах.
Другой метод предусматривает направленную доставку различных лекарств непосредственно к местам образования тромбов. Делается это с помощью специального баллончика-катетера, продвигающегося в мозговых сосудах по командам хирурга. Рижскому нейрохирургу Д. Николаеву удалось усовершенствовать конструкцию такого баллончика, уже налажен их промышленный выпуск. Строго дозированное и достаточно продолжительное воздействие лекарственных препаратов восстанавливает кровоток, благотворно влияет и на тонус артерии, и на свойства крови, и на микроциркуляцию мозга.
Катетеризацию успешно применяют и у больных с опухолями мозга. Вводя ферромагнитные и другие жидкости, искусственно закупоривали сосуды в магнитном поле. Тем самым опухолевые ткани как бы отрезали от основного кровотока, и это замедляло их развитие.
Разумеется, способы лечения, о которых шла речь, подходят не всем больным. Отбор пациентов ведется очень осторожно, как правило, с применением современнейшей техники.
Стирает вакуум
Чтобы выстирать белье, промыть шерсть или, к примеру, детали машин, не нужны мыло, порошок или другие моющие средства-так считает доцент Дрогобычского общетехнического факультета Львовского политехнического института Е. Лищишин, В предложенной им установке стирает вакуум.
Из верхней части загруженной камеры насос откачивает воздух, здесь образуется пенистый водоворот. За несколько минут он снимает загрязнения, а потом прекрасно высушивает.
Уплотняет пена
Специалисты из проектно-технического треста Оргтехстрой разработали эффективную технологию уплотнения стыков оконных и дверных проемов. В новых домах, при строительстве которых использована эта технология, никто не жалуется, что какая-то щель между оконным блоком и стеновой панелью плохо законопачена, что оттуда сквозит, там промокает...
Вот рабочий берет в руки пистолетсмеситель, подсоединенный шлангами к компактной мобильной установке, и приставляет ствол к стыку. Стоит нажать курок, и жидкая смесь под давлением начинает впрыскиваться в стык, тут же застывая и заполняя пористой массой щель.
Кипяток из холодильника
Как правило, горожан снабжают горячей водой ТЭЦ или котельные. Ну а случись ремонт или авария - как быть?
Греть воду на газе? Болгарские специалисты считают, что выгоднее воспользоваться теплом, которое в квартирах пока теряется. Софийский индустриальный комбинат "Холодильная техника" выпустил небольшой бойлер своеобразную приставку к домашнему холодильнику. Воду в нем нагревает тепло, выделяемое узлом конденсации фреона. Производительность такого бойлера - почти сто литров воды в час при температуре около 70 градусов.
Стеклянная тара становится легче
Изготовление и перевозка стеклянной тары обходятся недешево. На каждую бутылку уходит почти полкилограмма стекла, а их в стране выпускают сотни миллионов штук.
Экспериментальные исследования, выполненные учеными Московского химико-технологического института имени Д. И. Менделеева и филиала Государственного института стекла в городе Гусь-Хрустальном (Владимирская область), показали, что вес бутылки можно уменьшить путем нанесения на поверхность нагретого стекла оксиднометаллических покрытий. Этот слой хорошо защищает и упрочняет стекло, поэтому донышко и стенки сосудов можно делать тоньше.
Облегченные таким образом бутылки появились на прилавках магазинов.
За счет экономии сырья от снижения массы изделия только один стекольный завод в городе Минеральные Воды (Ставропольский край) выпустил за год дополнительно около десяти миллионов бутылок самой ходовой емкости в 0,5 литра.
Но на этом работа не закончилась.
Вместе с учеными работники промышленности разрабатывают новый способ уменьшения веса стеклянной тары. Наряду с оксидно-металлическим покрытием предлагается наносить на поверхность стекла кремнийорганическую пленку. Это позволит дополнительно уменьшить толщину стенок, не снизив при этом их прочности. Каждая бутылка за счет новшества "похудеет" еще на 40-45 граммов.
Реки и спутники
Пойменные земли славятся высокими урожаями овощей и кормовых трав, а заливные луга служат прекрасными естественными пастбищами. Но весной эти угодья заливает паводок, что может нарушить графики полевых работ, перечеркнуть надежды на урожай.
Не меньше руководителей колхозов и совхозов весенние разливы рек волнуют речников и рыбников. Ведь нагул и нерест рыбы целиком зависят от масштаба и сроков разлива, они же определяют условия судоходства. Вот почему информация о будущем паводке ценится подчас не меньше, чем долгосрочный прогноз погоды. Однако получать эту информацию не просто.
Ее поставщиками в основном служат гидрометеостанции, сеть которых в ряде районов развита недостаточно.
В последние годы на помощь работникам гидрометеостанций пришли спутники. Однако и их "глаза" оказываются бессильными, когда Земля долго закрыта облаками или погружается в сумерки и ночной мрак. Вот если бы на спутнике были приборы, видящие в темноте и сквозь облака! На Земле такая аппаратура используется давно. Это радиолокаторы, обеспечивающие безопасность движения морских, речных и воздушных судов ночью и в тумане.
Аналогичным устройством оборудован и советский спутник "Космос-1500".
За сравнительно недолгий срок работы он успел зарекомендовать себя с самой лучшей стороны. Он не раз помогал выводить суда из ледовых ловушек в Арктическом бассейне, его радиолокационные снимки помогли ледоколу "Владивосток" вывести из ледового плена Антарктики дизель-электроход "Михаил Сомов".
В последнее время спутнику поручили новое для него дело - следить за разливами рек. И с этим заданием он справляется неплохо. На полученных с орбиты радиоизображениях отчетливо выделяются затопленные участки, а после обработки информации на ЭВМ можно с большой точностью определить их площадь, проследить за динамикой разлива, предсказать возможные последствия.
Если вам доводилось весной пролетать над Амуром около Хабаровска, вас обязательно должна была поразить бескрайность раскинувшихся под крылом самолета водных просторов. Из космоса грандиозный паводок выглядит скромнее. Зато с такой высоты в радиолокационный кадр вмещается вся область затопления. И в этом еще одно достоинство информации, получаемой со спутника "Космос-1500".
Спутник над океаном
"26 июля в 9.00 ледокол "Владивосток" подошел к последней ледовой перемычке перед "Михаилом Сомовым". В 11.00 околол его и взял под проводку". Эта радиограмма капитана "Владивостока" означала конец многомесячного плена дизель-электрохода "Михаил Сомов", затертого антарктическими льдами.
А предшествовал этому трудный подход ледокола, спешившего от берегов Родины на помощь попавшим в беду товарищам. Большую часть пути в южных широтах корабль шел в темноте полярной ночи. Но, несмотря на это, штурманская служба ледокола оперативно и регулярно получала крупномасштабные снимки окружающих судно антарктических морей. Их посылал из космоса экспериментальный советский спутник "Космос-1500", предназначенный для отработки методов дистанционных исследований океана и атмосферы. Установленному на его борту радиолокатору было все равно - день на земле или ночь,- спутник отлично видел и сквозь облака.
Хотя космический аппарат совершал испытательный полет, он уже не первый раз выполнял столь ответственное задание. Осенью 1983 года спутник помог вывести несколько судов из восточного сектора Арктики, где тогда сложилась тяжелая ледовая обстановка. Уже в то время выяснилось, что по радиолокационым снимкам из космоса можно определять многие характеристики ледового покрова. В кадре, записанном за один сеанс и охватывающем район с площадью 470 на 2500 километров, различались молодые и старые льды, каналы и разводья в них, полыньи и прогалины, фиксировались отдельные айсберги.
Однако этим возможности "Космоса1500" не исчерпываются. Он может передавать телевизионные изображения земной поверхности, собирать данные с разбросанных по всему Мировому океану автоматических буев, одновременно определяя их координаты, измерять скорость и направление дрейфа ледовых полей.
Экспериментальный этап использования космической техники для зондирования океана начался в нашей стране в 1979 году запуском специальных океанографических спутников "Космос1076" и "Космос-1151". Результаты, полученные в тех полетах, позволили усовершенствовать аппаратуру. С учетом этих рекомендаций и был создан спутник "Космос-1500".
Отопление для аквалангиста
Подводные работы в приполярных водах требуют от водолаза большой выносливости и крепкой закалки. Даже при использовании теплых гидрокостюмов низкая температура препятствует длительному пребыванию под водой, сковывает действия водолаза, особенно движения пальцев.
Английские инженеры разработали специальные обогревательные мешочки, предназначенные для аквалангистов, работающих в холодной морской воде. Внешне такой мешочек похож на пакетик для заваривания чая в стакане.
Внутри его находится 10 граммов смеси стружек магния и железа. Под действием соленой воды начинается реакция, при которой выделяется тепло. Грелка работает один час и выделяет за это время около 4,5 тысячи калорий тепла.
Число таких грелок, которое должен взять с собой подводник, зависит от температуры воды и продолжительности погружения.
Новые виды морского транспорта
Резкое ускорение научно-технического прогресса повлекло за собой широкое освоение ресурсов Мирового океана. Достаточно сказать, что в 1982 году почти треть мировой добычи нефти дали морские нефтепромыслы.
А к началу XXI века доля "морской"
нефти в общемировой добыче должна возрасти до 50 процентов.
Транспортная инфраструктура экономики Мирового океана базируется в основном на морском флоте, хотя в последнее время повысилась роль авиации, трубопроводов, мостов и подводных туннелей. В дальнейшем роль этих "неморских" видов транспорта значительно возрастет, в частности благодаря трубопроводам. Уже к концу 1985 года общая протяженность подводных трубопроводов достигла почти 30 тысяч километров. Предполагается, что по подводным трубопроводам пойдут не только нефть и газ, но и уголь, железная руда и другие грузы.
Сапфир обладает уникальными свойствами. Температура его плавления свыше 2000 градусов. Теплопроводность при комнатной температуре - как у стали. Он великолепный диэлектрик, устойчив к радиации, даже при высоких температурах химически инертен. Его неокрашенная разновидность лейкосапфир, что называется, прозрачнее стекла: пропускает свет в диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового. И наконец, по твердости он уступает только алмазу.
Ученые давно научились синтезировать сапфир естественной формы. Чтобы из такого кристалла получить разнообразные изделия, заготовку надо обрабатывать алмазным инструментом, Но его хватает ненадолго. А главное до 90 процентов материала превращается в отходы...
Сотрудники ВНИИЭТО разработали новую технологию выращивания искусственного сапфира для получения профилированных кристаллов. В основу ее положен метод члена-корреспондента АН СССР А. Степанова, позволяющий формировать геометрию растущего кристалла. Промышленное оборудование дает монокристаллические изделия самой разнообразной формы.
И эти изделия уже не нуждаются в дополнительной обработке, они сразу идут в дело. Как, например, те трубочки, с которых начался наш рассказ.
Мы привыкли к тому, что термин "растущий кристалл" понимается в прямом смысле. Правильнее было бы сказать, что кристалл вытягивается из расплава. Процесс ведется в вакуумной электропечи при температуре более двух тысяч градусов.
Над тиглем виден лишь формообразователь - тугоплавкий стержень с шестигранным отверстием. Вот к нему подводят затравку, касаются ею расплава и начинают вытягивать из него жидкий столбик, который поднимается вверх, удерживаемый силами поверхностного натяжения. Получается маленькая призма, в основании которой - шестигранник. Охлаждаясь, она затвердевает и вот вам кристалл с заданной геометрией.
Таким способом в печи можно получить самую разную продукцию. На лабораторном столе своеобразная выставка изделий из искусственного сапфира. Чего здесь только нет - призмы и стержни различного сечения, герметизирующие узлы, тигельки!
Эти изделия могут применяться в металлургии, электронике, полупроводниковой технике, часовой и ювелирной промышленности, оптике. К примеру, те же колпачки для термопар используются в датчиках для быстродействующих регуляторов температуры, где особенно важна уникальная прозрачность сапфира. А в твердотельных лазерах конструктивные элементы из него на порядок увеличивают мощность, значительно повышают КПД и срок работы приборов.
Раньше такие элементы вытачивали из целого сапфирового кристалла алмазными резцами, а потом с двух сторон высверливали стержень алмазными сверлами. Дорогостоящий инструмент быстро выкрашивался, да и хрупкие стержни часто ломались. И если прежде стоимость небольшой трубки из сапфира измерялась тысячами, то теперь - рублями.
Сейчас ВНИИЭТО создает промышленные установки, на которых можно вытягивать и более сложные изделия.
В лаборатории уже получены из сапфира трубки с поперечными перегородками и спиральные теплообменники, которым не страшны химически активные вещества. Спираль из сапфира - скажи такое лет десять назад огранщику драгоценных камней, он в ответ бы только рассмеялся. А возьмите сделанные в лаборатории изделия переменного по длине сечения - болты и гайки, трубки с резьбой... Вот уж поистине грани творческого научного поиска сверкают куда ярче мишурного блеска драгоценных камней!
Колокола под кислым дождем
Колокольные органы - карильоны, на которых можно исполнять сложные музыкальные произведения, появились в XVI веке в Голландии, и многие из них дожили до наших дней. Ко, как оказалось, тщательно подобранные наборы колоколов в последние 25 лет пришли в расстройство. Причина этому кислотные дожди. Окислы серы и азота из промышленных дымов и выхлопных газов, реагируя с атмосферной влагой, образуют кислоты. Осаждаясь на стенки колоколов, эти кислоты разъедают металл, стенки утончаются, отчего звук колокола становится ниже, и в музыке карильона появляются диссонансы. Коррозия быстрее сказывается на небольших колоколах.
Единственный способ поправить дело - снять часть металла изнутри со стенок крупных колоколов музыкального набора, чтобы восстановить общую настроенность.
Специалисты крупнейшего в стране предприятия по литью колоколов полагают, что могли пострадать все колокола Голландии (их около 15000). Министерство охраны окружающей среды занимается сейчас исследованием этой неожиданной проблемы.
Беспламенные обогреватели
Каждый автомобилист знает, какое мучение заводить остывший на морозе двигатель. Возможно, эта проблема станет менее острой, когда будут широко производиться беспламенные каталитические обогреватели для автомашин, выпуск которых планируется на нескольких предприятиях Москвы.
В основе действия таких обогревателей лежит окисление бензина. Но это не простое горение. Реакция протекает на поверхности катализатора без образования пламени. При окислении одного грамма топлива на катализаторе выделяется такое же количество тепла, как и при обычном горении приблизительно 11 ккал. Но поскольку это тепло выделяется сравнительно медленно, оно используется полнее.
Сфера применения каталитических процессов с каждым годом расширяется, и потому поиск новых катализаторов остается важной задачей. К катализаторам предъявляются высокие требования: большой срок работы, низкая стоимость, устойчивость к действию "каталитических ядов" - веществ, даже ничтожные количества которых ослабляют катализ. Строгая теория, описывающая все многообразие каталитических явлений, пока не построена, и до сих пор в подборе новых катализаторов существенна роль эмпирических методов. Но поиск сегодня идет не вслепую. Расчет кинетики реакций и современные физико-химические методы исследования - ультрафиолетовая, инфракрасная и мессбауэровская спектроскопия, рентгеноструктурный анализ - позволили открыть ряд закономерностей, связывающих каталитическую активность с химическими свойствами вещества, которые определяются его электронным строением и физической структурой.
В отделе кинетики и катализа Института химической физики АН СССР давно ведется изучение катализаторов окисления с целью создания беспламенных обогревателей. Такие обогреватели очень нужны в районах с суровым климатом. Ведь при морозе ниже - 30 градусов Цельсия отказывает самая привычная техника. Загустевают топливо и смазка. Сварочные электроды становятся хрупкими и ломаются.
Понижается напряжение аккумуляторов. Даже газовые баллоны нельзя использовать без предварительного обогрева - давление газа падает ниже допустимого. Чувствительны к морозу оптические и другие точные приборы.
Серьезная проблема - обогрев людей, работающих в полевых условиях.
Беспламенные каталитические обогреватели имеют много преимуществ по сравнению с другими методами обогрева. Они безопасны и недороги, на протяжении большого времени могут работать автономно. Основная трудность при их создании - выбор подходящего катализатора. Ведь нужен универсальный катализатор, окисляющий все виды углеводородов, содержащихся в горючем, причем окисляющий их полностью, до углекислого газа и воды,- неполное окисление приводит к образованию окиси углерода и альдегидов, обладающих резким раздражающим запахом. К тому же обогреватели должны работать на распространенном топливе - лучше всего на обычном бензине, в котором содержатся многие каталитические яды.
Раньше в качестве катализатора для обогревателей использовалась платина.
Но и платина, и специальная разновидность асбеста, на подложку из которого она наносится,- слишком ценные материалы, чтобы их можно было расходовать в нужных количествах. Дальнейшие поиски привели к созданию в ИХФ АН СССР катализаторов на основе смесей окиси кобальта с окисью хрома. Подобрали и надежный материал для подложки - специальное кремнеземное волокно. Оказалось, что по активности такие катализаторы успешно соперничают с платиной.
Совершенствование катализаторов продолжается. В последнее время появились катализаторы с уменьшенным содержанием дефицитного кобальта.
В их состав добавлено железо и некоторые другие вещества, повышающие активность и долговечность смеси. Эти катализаторы можно использовать для беспламенного сжигания не только неэтилированного бензина, но и дизельного топлива, керосина, других видов горючего. Они работают несколько тысяч часов, а в случае отравления легко регенерируются прогреванием в пламени.
Новые катализаторы позволили создать экономичные обогреватели для моторов и аккумуляторов, с успехом применяющиеся в районах Сибири, Крайнего Севера, Дальнего Востока, на БАМе. Разрабатываются обогреватели для сварочных электродов, для кабин большегрузных машин в северном исполнении, для временных жилых помещений.
Обогрев не единственный способ использования катализаторов глубокого окисления. Не менее важная задача-защита атмосферы от загрязнений. Очень многие примеси, загрязняющие ее,- продукты неполного сгорания углеводородов, образующиеся, например, в двигателе автомобиля.
Массовое производство каталитических дожигателей, окисляющих выхлопы автомобилей или выбросы заводов до безвредного углекислого газа и воды, поможет сохранить чистый воздух в городах и промышленных зонах.
Радиотермометр
Как мы измеряем температуру, когда заболеем? Ставим градусник, вот и вся процедура. Но этот способ не удовлетворяет медиков. Во-первых, он неточен. А во-вторых, врачам иногда надо заглянуть в глубь человеческого организма, узнать температуру внутренних органов, затронутых болезнью.
А как это сделать?
С помощью радиотермометра сверхвысокой частоты, разработанного в Горьковском научно-исследовательском радиофизическом институте совместно с Горьковским медицинским институтом имени С. М. Кирова. Чувствительные антенны прибора улавливают тепловое излучение органов, расположенных на глубине до 15 сантиметров. В этом принципиальное отличие нового прибора от используемых в настоящее время тепловизоров, которые позволяют определять лишь температуру кожи человека.
В диапазоне дециметровых длин волн, в котором работает радиотермометр мощность теплового излучения прямо пропорциональна температуре излучающего тепло органа.
Процесс измерения не доставляет человеку никаких неприятных ощущений. Сам прибор невелик по размерам, работает от сети и от батарей. Все это делает его удобным в любых условиях эксплуатации.
С помощью радиотермометра можно обнаруживать на ранней стадии воспалительные процессы во внутренних органах - печени, желудке, головном мозге и других. Кроме того, радиотермометр можно использовать в физиотерапии для дозировки и контроля физиопроцедур, в медико-биологических исследованиях. Пригодится он и в ветеринарии для определения заболеваний у животных.
Нейрохирурги клеят сосуды
Закупорка кровеносных сосудов - тромбоз - представляет для организма повышенную опасность. Нарушается циркуляция крови, оргайы и ткани перестают получать питание,- как говорят медики, наступает ишемия.
Особенно чувствителен к этому человеческий мозг. Если закупоривается или даже частично сужается хотя бы один сосуд, можно ожидать осложнений вплоть до развития мозговых
катастроф - инсульта или инфаркта мозга. Число таких больных во всем мире растет с каждым годом. Нередко люди, у которых нарушились речь, память и другие жизненно важные функции, так и не могут вернуться к труду и нормальной жизни.
Консервативные методы лечения нарушений мозгового кровообращения (речь идет о лекарственной терапии), к сожалению, недостаточно эффективны. Ускорить развитие так называемых природных коллатералей - сети мелких сосудов, которые идут как бы в обход закупоренного участка, почти не удается. Вся надежда остается на хирургию, не исключая, разумеется, профилактики здорового образа жизни.
Еще с 50-х годов практикуется непосредственно удаление тромбов и даже атеросклеротических бляшек.
Почти два десятилетия назад было предложено создавать искусственные обходные пути к отрезанным от кровообращения участкам организма, в том числе и мозга. Такие шунты отчасти решали проблему, но развитие метода сдерживает его сложность. За время многочасовой микрохирургической операции на ограниченный участок сосуда приходится накладывать множество швов. В местах прокола иглой нежные ткани травмируются, а местами и отмирают. Со временем здесь образуется грубая рубцовая ткань, которая снова сужает просвет сосуда.
Над проблемами лечения ишемических поражений головного мозга вот уже многие годы работают специалисты Латвийского нейрохирургического центра, руководит которым доктор медицинских наук профессор Р. Кикут.
Коротко скажем лишь о двух их работах.
Заменить при традиционном шунтировании нить и иглу биологическим клеем предложил врач-нейрохирург И. Аксик. Состав клея достаточно прост: конечные продукты свертывания крови - тромбин и фибриноген. Их получают на станциях переливания крови, хранятся они в виде порошков и всегда под рукой у хирурга. Перед употреблением порошки смешивают в определенной пропорции и заливают третьим компонентом - физиологическим раствором Рингера, обогащенным ионами кальция. От него зависит и скорость застывания клея. Место соединения окутывается подобием муфты из так называемой гемостатической губки. Это также биологический материал, но получаемый уже из крови животных. Он служит для герметизации соединения. Через четыре-пять минут клей схватывается, и врачи открывают доступ кровотоку. Давление крови вначале дают даже чуть больше нормального - надо проверить прочность соединения, пока рана еще не зашита.
Проведя уже свыше ста пятидесяти операций, латвийские нейрохирурги убедились в достоинствах клея: его применение позволяет сократить до минимума число налагаемых швов.
Через неделю клей полностью рассасывается, и на этом месте образуются эластичные волокна соединительной ткани - коллагена. Сохраняется и необходимый просвет в сосуде - начинается нормальное снабжение кровью бывшей под угрозой части мозга. Это подтверждается проводимым после операции ангиографическим контролем: на рентгеновских снимках хорошо видно, как контрастная жидкость благополучно преодолевает места соединения.
Специалисты считают, что область применения биологического клея должна стать гораздо шире. Ведь метод практически не дает спазмов сосудов, достаточно прост в техническом плане. Клей вполне подходит для большинства микрохирургических операций, в том числе приживления конечностей (реплантаций), и в профилактических целях для того, чтобы ликвидировать просачивающуюся кровь при операциях на крупных сосудах.
Другой метод предусматривает направленную доставку различных лекарств непосредственно к местам образования тромбов. Делается это с помощью специального баллончика-катетера, продвигающегося в мозговых сосудах по командам хирурга. Рижскому нейрохирургу Д. Николаеву удалось усовершенствовать конструкцию такого баллончика, уже налажен их промышленный выпуск. Строго дозированное и достаточно продолжительное воздействие лекарственных препаратов восстанавливает кровоток, благотворно влияет и на тонус артерии, и на свойства крови, и на микроциркуляцию мозга.
Катетеризацию успешно применяют и у больных с опухолями мозга. Вводя ферромагнитные и другие жидкости, искусственно закупоривали сосуды в магнитном поле. Тем самым опухолевые ткани как бы отрезали от основного кровотока, и это замедляло их развитие.
Разумеется, способы лечения, о которых шла речь, подходят не всем больным. Отбор пациентов ведется очень осторожно, как правило, с применением современнейшей техники.
Стирает вакуум
Чтобы выстирать белье, промыть шерсть или, к примеру, детали машин, не нужны мыло, порошок или другие моющие средства-так считает доцент Дрогобычского общетехнического факультета Львовского политехнического института Е. Лищишин, В предложенной им установке стирает вакуум.
Из верхней части загруженной камеры насос откачивает воздух, здесь образуется пенистый водоворот. За несколько минут он снимает загрязнения, а потом прекрасно высушивает.
Уплотняет пена
Специалисты из проектно-технического треста Оргтехстрой разработали эффективную технологию уплотнения стыков оконных и дверных проемов. В новых домах, при строительстве которых использована эта технология, никто не жалуется, что какая-то щель между оконным блоком и стеновой панелью плохо законопачена, что оттуда сквозит, там промокает...
Вот рабочий берет в руки пистолетсмеситель, подсоединенный шлангами к компактной мобильной установке, и приставляет ствол к стыку. Стоит нажать курок, и жидкая смесь под давлением начинает впрыскиваться в стык, тут же застывая и заполняя пористой массой щель.
Кипяток из холодильника
Как правило, горожан снабжают горячей водой ТЭЦ или котельные. Ну а случись ремонт или авария - как быть?
Греть воду на газе? Болгарские специалисты считают, что выгоднее воспользоваться теплом, которое в квартирах пока теряется. Софийский индустриальный комбинат "Холодильная техника" выпустил небольшой бойлер своеобразную приставку к домашнему холодильнику. Воду в нем нагревает тепло, выделяемое узлом конденсации фреона. Производительность такого бойлера - почти сто литров воды в час при температуре около 70 градусов.
Стеклянная тара становится легче
Изготовление и перевозка стеклянной тары обходятся недешево. На каждую бутылку уходит почти полкилограмма стекла, а их в стране выпускают сотни миллионов штук.
Экспериментальные исследования, выполненные учеными Московского химико-технологического института имени Д. И. Менделеева и филиала Государственного института стекла в городе Гусь-Хрустальном (Владимирская область), показали, что вес бутылки можно уменьшить путем нанесения на поверхность нагретого стекла оксиднометаллических покрытий. Этот слой хорошо защищает и упрочняет стекло, поэтому донышко и стенки сосудов можно делать тоньше.
Облегченные таким образом бутылки появились на прилавках магазинов.
За счет экономии сырья от снижения массы изделия только один стекольный завод в городе Минеральные Воды (Ставропольский край) выпустил за год дополнительно около десяти миллионов бутылок самой ходовой емкости в 0,5 литра.
Но на этом работа не закончилась.
Вместе с учеными работники промышленности разрабатывают новый способ уменьшения веса стеклянной тары. Наряду с оксидно-металлическим покрытием предлагается наносить на поверхность стекла кремнийорганическую пленку. Это позволит дополнительно уменьшить толщину стенок, не снизив при этом их прочности. Каждая бутылка за счет новшества "похудеет" еще на 40-45 граммов.
Реки и спутники
Пойменные земли славятся высокими урожаями овощей и кормовых трав, а заливные луга служат прекрасными естественными пастбищами. Но весной эти угодья заливает паводок, что может нарушить графики полевых работ, перечеркнуть надежды на урожай.
Не меньше руководителей колхозов и совхозов весенние разливы рек волнуют речников и рыбников. Ведь нагул и нерест рыбы целиком зависят от масштаба и сроков разлива, они же определяют условия судоходства. Вот почему информация о будущем паводке ценится подчас не меньше, чем долгосрочный прогноз погоды. Однако получать эту информацию не просто.
Ее поставщиками в основном служат гидрометеостанции, сеть которых в ряде районов развита недостаточно.
В последние годы на помощь работникам гидрометеостанций пришли спутники. Однако и их "глаза" оказываются бессильными, когда Земля долго закрыта облаками или погружается в сумерки и ночной мрак. Вот если бы на спутнике были приборы, видящие в темноте и сквозь облака! На Земле такая аппаратура используется давно. Это радиолокаторы, обеспечивающие безопасность движения морских, речных и воздушных судов ночью и в тумане.
Аналогичным устройством оборудован и советский спутник "Космос-1500".
За сравнительно недолгий срок работы он успел зарекомендовать себя с самой лучшей стороны. Он не раз помогал выводить суда из ледовых ловушек в Арктическом бассейне, его радиолокационные снимки помогли ледоколу "Владивосток" вывести из ледового плена Антарктики дизель-электроход "Михаил Сомов".
В последнее время спутнику поручили новое для него дело - следить за разливами рек. И с этим заданием он справляется неплохо. На полученных с орбиты радиоизображениях отчетливо выделяются затопленные участки, а после обработки информации на ЭВМ можно с большой точностью определить их площадь, проследить за динамикой разлива, предсказать возможные последствия.
Если вам доводилось весной пролетать над Амуром около Хабаровска, вас обязательно должна была поразить бескрайность раскинувшихся под крылом самолета водных просторов. Из космоса грандиозный паводок выглядит скромнее. Зато с такой высоты в радиолокационный кадр вмещается вся область затопления. И в этом еще одно достоинство информации, получаемой со спутника "Космос-1500".
Спутник над океаном
"26 июля в 9.00 ледокол "Владивосток" подошел к последней ледовой перемычке перед "Михаилом Сомовым". В 11.00 околол его и взял под проводку". Эта радиограмма капитана "Владивостока" означала конец многомесячного плена дизель-электрохода "Михаил Сомов", затертого антарктическими льдами.
А предшествовал этому трудный подход ледокола, спешившего от берегов Родины на помощь попавшим в беду товарищам. Большую часть пути в южных широтах корабль шел в темноте полярной ночи. Но, несмотря на это, штурманская служба ледокола оперативно и регулярно получала крупномасштабные снимки окружающих судно антарктических морей. Их посылал из космоса экспериментальный советский спутник "Космос-1500", предназначенный для отработки методов дистанционных исследований океана и атмосферы. Установленному на его борту радиолокатору было все равно - день на земле или ночь,- спутник отлично видел и сквозь облака.
Хотя космический аппарат совершал испытательный полет, он уже не первый раз выполнял столь ответственное задание. Осенью 1983 года спутник помог вывести несколько судов из восточного сектора Арктики, где тогда сложилась тяжелая ледовая обстановка. Уже в то время выяснилось, что по радиолокационым снимкам из космоса можно определять многие характеристики ледового покрова. В кадре, записанном за один сеанс и охватывающем район с площадью 470 на 2500 километров, различались молодые и старые льды, каналы и разводья в них, полыньи и прогалины, фиксировались отдельные айсберги.
Однако этим возможности "Космоса1500" не исчерпываются. Он может передавать телевизионные изображения земной поверхности, собирать данные с разбросанных по всему Мировому океану автоматических буев, одновременно определяя их координаты, измерять скорость и направление дрейфа ледовых полей.
Экспериментальный этап использования космической техники для зондирования океана начался в нашей стране в 1979 году запуском специальных океанографических спутников "Космос1076" и "Космос-1151". Результаты, полученные в тех полетах, позволили усовершенствовать аппаратуру. С учетом этих рекомендаций и был создан спутник "Космос-1500".
Отопление для аквалангиста
Подводные работы в приполярных водах требуют от водолаза большой выносливости и крепкой закалки. Даже при использовании теплых гидрокостюмов низкая температура препятствует длительному пребыванию под водой, сковывает действия водолаза, особенно движения пальцев.
Английские инженеры разработали специальные обогревательные мешочки, предназначенные для аквалангистов, работающих в холодной морской воде. Внешне такой мешочек похож на пакетик для заваривания чая в стакане.
Внутри его находится 10 граммов смеси стружек магния и железа. Под действием соленой воды начинается реакция, при которой выделяется тепло. Грелка работает один час и выделяет за это время около 4,5 тысячи калорий тепла.
Число таких грелок, которое должен взять с собой подводник, зависит от температуры воды и продолжительности погружения.
Новые виды морского транспорта
Резкое ускорение научно-технического прогресса повлекло за собой широкое освоение ресурсов Мирового океана. Достаточно сказать, что в 1982 году почти треть мировой добычи нефти дали морские нефтепромыслы.
А к началу XXI века доля "морской"
нефти в общемировой добыче должна возрасти до 50 процентов.
Транспортная инфраструктура экономики Мирового океана базируется в основном на морском флоте, хотя в последнее время повысилась роль авиации, трубопроводов, мостов и подводных туннелей. В дальнейшем роль этих "неморских" видов транспорта значительно возрастет, в частности благодаря трубопроводам. Уже к концу 1985 года общая протяженность подводных трубопроводов достигла почти 30 тысяч километров. Предполагается, что по подводным трубопроводам пойдут не только нефть и газ, но и уголь, железная руда и другие грузы.