2-30. Электроматериалы будущего
Как ни хотелось бы помечтать о новых необычайных перспективах, но в области проводниковых материалов это нам, пожалуй, не удастся. Вряд ли что сможет вытеснить и заменить когда-либо алюминий и медь. Неустанно ведутся исследования в области сверхпроводников, число их непрестанно увеличивается, но технические применения еще редки. Существуют идеи относительно монокристаллической меди, которая должна иметь проводимость, во много раз более высокую, нежели обычная поликристаллическая медь, но и здесь трудно высказать какие-либо определенные технические прогнозы.
Зато в области диэлектриков и полупроводников надо ждать решительного прогресса. Здесь произойдут революционные сдвиги. В новых изоляционных материалах — грядущее развитие электротехники.
Электротехника прошлых лет довольствовалась для изоляции в основном природными материалами. Ныне их все более и более вытесняют синтетические, и в будущем значение синтетических материалов неизмеримо возрастет. Соревнование лаборатории с природой происходит в невиданных масштабах, и результат его неизменно оказывается в пользу лаборатории.
В последние годы открывается все больше и больше новых синтетических продуктов и разрабатываются все более совершенные и дешевые методы их промышленного производства.
Синтетические пластические массы изготовляются так, чтобы вскрыть и использовать свойства, часто лишь намеченные у природных веществ. Синтетическое волокно по прочности и влагоустойчивости превосходит естественный шелк. Непосредственно в природе нет синтетических смол, из которых делают прозрачную авиационную броню.
Синтетические пластические массы состоят из молекул-гигантов — длинных нитевидных, эластичных и циклических атомных построек. Химики все тоньше и точнее овладевают искусством наращивать атомы в эти длинные цепи, производить процесс полимеризации. Многие полимеры имеют замечательные электроизоляционные свойства.
Полистиролы обладают большим объемным и поверхностным электросопротивлением и ничтожными потерями в быстро переменных электрических полях. Они применяются в кабелях для дальней многократной связи и в высококачественных конденсаторах. Еще более интересны свойства полиэтилена — сравнительно простой цепочки из атомов водорода и углерода.
Полиэтилен широко применяется в радиотехнической аппаратуре. И полиэтилен, и полистирол прозрачны для электромагнитных волн в очень широком диапазоне. Но эти вещества мало нагревостойки. Высокой теплоустойчивостью обладает тетрафторэтилен — полимер, цепочка которого подобна полиэтилену, но только <вместо атомов водорода в ней стоят атомы фтора
В наши дни рождается новая органическая химия, которая строит свое здание не на испытанной основе углерода, а на основе наиболее распространенного в природе элемента кремния. В настоящее время кремний является основой многочисленных подвижных соединений типа углеводородных. Эти кремний-органические соединения — силиконы, как их еще называют, выдерживают воздействие высокого нагрева, разрушающего нежные углеводородные молекулы.
Пока еще кремний-органические пластмассы дороги, но советские химики, первыми их разработавшие, добиваются все более и более дешевых методов их производства.
Грандиозный прирост мощностей и выносливости электрических устройств обещают кремний-органические соединения. Революция в химии вызывает революцию в электротехнике.
Электрические машины с кремний-органической изоляцией могут перегреваться почти вдвое по сравнению с обычной современной изоляцией.
Можно будет добиваться большей концентрации энергии в электродвигателях, трансформаторах, уменьшатся габариты электрических машин и аппаратов, повысится надежность их работы, возрастет к. п. д.
Шире разовьется резонансная электротехника. Препятствием для более широкого применения резонансных методов в современной электротехнике является дороговизна и несовершенство запасателей электрической энергии — конденсаторов. Химия грядущего создаст материалы с электрическими и термическими свойствами, лучшими, чем у слюды. Эти материалы можно будет получать в виде тонких больших листов и рулонов. Они будут недефицитны и дешевы.
Будут получены материалы с высокими диэлектрическими проницаемостями и высокой электрической прочностью, которые позволят в малых объемах накапливать большое количество электрической энергии.
Все глубже становится наше знание вещества. Все новые, никогда прежде не встречавшиеся соединения элементов создаются в лабораториях и осваиваются промышленностью. Все точнее наше предвидение. Все более ценные свойства мы можем сообщать материалам, и нет предела в познании и обладании веществом.
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО НАЧИНАЕТ РАБОТАТЬ
Б. С. Якоби (1801—1874 гг.)
Борис Семенович, Якоби первый построил практически применимый электрический двигатель. Он предвидел огромные возможности практического применения электромагнетизма и много сделал для того, чтобы воплотить их в жизнь.
После окончания университета Якоби сначала работал архитектором и преподавал строительное искусство. В 1837 г. по инициативе Якоби в Петербурге при Академии Наук была организована комиссия по исследованию применения электромагнитов к движению машин. Здесь Якоби провел ряд выдающихся работ.
Вместе с академиком Э. X. Ленцем им были заложены основы теории электрических машин. Якоби были сделаны первые опыты применения электродвигателя для транспорта. На шлюпку, которая поднимала 14 человек, Якоби поставил свой двигатель мощностью 1 л. с. Батарея из 69 элементов с цинковыми и угольными пластинами дала ток. И первое в мире электрическое судно, борясь с течением, легко пошло вверх по Неве. Якоби мечтал, что: «Нева раньше Темзы или Тибра покроется судами с магнитными двигателями».
Якоби изобрел гальванопластику и организовал в Петербурге большую мастерскую. За несколько лет в этой мастерской было осаждено 6 749 пудов меди и 45 пудов золота.
Якоби значительно усовершенствовал электрический телеграф. В 1842—1845 гг. он построил телеграфную линию с подземными проводами между Петербургом и Царским Селом. Он изобрел и применил на этой линии аппараты новой остроумной конструкции.
Продолжительное время Якоби был членом мануфактурного совета Министерства финансов. В 1867 г. он был делегатом от России в Международной комиссии для выработки общих единиц мер, весов и монет. Он первый выступил за широкое внедрение метрической системы.
Якоби много работал над электрическими измерениями. Он усовершенствовал измерители тока, предложил одну из первых единиц для электрического сопротивления.
«Результаты научных исследований лишь тогда находят практическое применение, когда, преодолев многоразличные препятствия, они проникают в массы и становятся общим достоянием...», — так начинается письмо Якоби «О применении электромагнитного возбуждения железа для движения машин», направленное министру просвещения и президенту Академии наук С. С. Уварову.
Якоби дал мощный толчок развитию электротехники. Он один из первых заставил электричество работать в промышленности.
