Началось все с опала

Началось все с опала

Когда Мастер впервые занялся камнями? В восьмидесятые, когда отбывал свой тюремный срок в Сибири. На зоне он пребывал на особом положении, ибо многое умел. Имелась у него и своя лаборатория. Вернее, целый дом и лаборатория в одном обличье. Ведь ни для кого не тайна, что тот осужденный получает необычный статус на «зоне», кто обладает необычными умениями. А Мастер на то и был Мастером: конструировал, делал дорогие скрипки, а потом вот и драгоценными камнями занялся.

Именно за колючей проволокой он и вырастил черный опал, копию опала герцого Девонширского, в сто карат. По классической, можно сказать, золь-гель технологии. Это когда сначала составляющие камня приводятся в состояние высокодисперсного коллоидного раствора – золя, после чего, из-за слипания частиц, он превращается в гель. Ну, а потом гель, удаляя из него жидкость, превращают в твердое тело.

Но только с одной маленькой разницей. Желая добиться характерной для опала иризации, Мастер впервые (на определенной стадии процесса) ввел в золь-гель процесс ингибиторы, предотвращающие рост частиц. И впервые, находясь в колонии усиленного режима, осознано получил сухой порошок, состоящий из наноразмерных частиц. Как известно, тогда о нанотехнологиях в широких кругах еще и не подозревали. Слово «нано» знли лишь умники типа Дрекслера, введшего это слово в оборот только в 1986-м.

То был первый успех Мастера на одном из самых интересных направлений. Тогда мешочек выращенных черных опалов отправили в США на экспертизу. Там выдали сертификат – камни добыты на австралийском месторождении Лайтнинг-Ридж, там же, где был найден знаменитый опал герцога Девонширского. И, как рассказывает сам Виктор Иванович, выращенные им опалы вскоре продали за границу некие неведомые, но влиятельные люди, хорошо заплатив при этом талантливому «зека». Естественно, хорошо заплатив по тогдашним советским меркам.

За вырученные деньги он построил в колонии автомат, который выполнял почти все операции по изготовлению игрушечной мебели, которая, говорят, даже поставлялась в Германию.

Однако увлечение камнями осталось. Что, впрочем, далеко не случайно: ведь, по сути, искусственные камни – одно из самых перспективных направлений в создании конструкционных материалов будущего. Да-да, вместе, например, с композитами или алюминием, легированным углеродными нанотрубками. Мы ведь не зря в начале книги, заглядывая в будущее уже Седьмого технологического уклада, сказали о прозрачной стали. Пример-то – не очень и сказочный. Ибо прозрачная, жароупорная броня существует и сегодня. Как искусственный драгоценный камень.

В это, наверное, трудно поверить тем, для кого понятие «высокие технологии» сводится лишь к кремнию и написанию программ, к айпэдам и айфонам. Но специалисты давно говорят о новом «каменном веке». Еще в 1983 году корпорация «Мацусита Дэнки» показывала целиком керамический автомобильный мотор. Позже Владимир Попов резал своей керамикой стекло. Ну, а для вящего эффекта отметим, что «каменные» детали есть, например, в зенитных ракетах с тепловыми головками самонаведения.

Но как ставить на ракеты редкий, драгоценный камень? Пока этого не делается, потому что природная шпинель все-таки стоит слишком много. Пока «головы» ракет переносных зенитных комплексов типа американского «Стингера» или советской «Иглы» делались из фторида магния, MgF₂, который пропускает лучи в тепловом и ультрафиолетовом диапазоне (длина волны от 0,12 до 8 микрометров, то есть – от 120 до 8000 нанометров).

ДЛЯ СПРАВКИ: диапазон ультрафиолетового излучения – 10—380 нанометров.

Диапазон инфракрасного излучения – от 740 нанометров до 1–2 миллионов нанометров.

Но в процессе производства обтекателей из фторида магния 87 % продукции идет в брак. К тому же, РФ лишилась своего производства прозрачных обтекателей – в ходе «реформ» и приватизации специальный завод в Никольском (Пензенская область) оказался разгромленным. Его прессы давно бездействуют.

Да и эти 12 процентов, которыми оснащали наши «Иглы», не решали стоящую перед ракетой задачу. Дело в том, что самолеты быстро научились уводить ракету в сторону с помощью отстреливаемых, ярко горящих магниевых ловушек. Кроме этого, обтекатели из фтористого магния имеют еще один очень существенный недостаток – при разогреве свыше 200 градусов керамика слепнет. MgF₂ сильно подвержен эрозии. А значит, он не подходит для боевых ракет с гиперзвуковыми скоростями. Ведь их оболочка из-за трения в воздухе раскаляется так же, как и «лоб» (или днище) космического корабля, врывающегося в плотные слои атмосферы. Передние кромки крыльев и лоб летательного аппарата на скорости 5 махов (скоростей звука) разогреваются почти до 1200 градусов. Естественно, что ракеты с «глазом» из фторида магния, плавящегося при температуре в 1263 градуса, просто теряют прозрачность. А скорость для ракет воздушной войны – фактор критический. Иначе они не смогут поражать ни баллистические ракеты, ни перспективные гиперзвуковые самолеты, ни сверхзвуковые высотные цели.

Потому очень нужно было сделать рывок – создать обтекатели ракет из искусственной шпинели. Сверхпрочной и жароупорной. Шпинель, конечно, более «подслеповата», чем фторид магния, но зато она намного прочнее, ее температура плавления почти вдвое выше.

Американцы занялись этой проблемой с 1964 года. Такие известные ученые, как Navias (1961), Gatti и None (1979), Sellers and Roy 1973), Branton (1974), Hing (1976), Gentilman (1981), Maguire and Gentilman (1982), Nakahasi (1985), Shibata (1989), Boch (1991), Roy and Hassert (1991) считали, что физические и оптические свойства шпинели делают ее лучшим (среди всех известных материалов) кандидатом для использования в роли прозрачной брони для окон и обтекателей, в оптоэлектронных будущих системах наведения ракет и самолетов. В шестидесятые и семидесятые годы синтез шпинели исследовали многие солидные организации. То были и “Avco Corporation”, и “General Electric Space Division”, и North Carolina State University, Rutgers University, и знаменитый Стэнфорд (Stanford University), и “Coors Porcelain Company”. Ну, а в наши дни в США уже предприняты усилия по возрождению исследований и коммерческого производства шпинели. Военная Научно-исследовательская лаборатория США (Army Research Laboratory – ARL) и фирма “TA&T” (Technology Assessment & Transfer Inc) из города Аннаполис, штат Мериленд подписали соглашение о совместном исследовании «Разработка и оценка использования в качестве многомодового элемента прозрачной шпинели»

С 1972 года такие же работы пошли и в СССР, в Государственном оптическом институте (ГОИ). Вернее, ГОИ выступил головной организацией, а вообще в программе задействовали шестнадцать научно-исследовательских институтов – кто-то работал по синтезу порошков, кто-то – по созданию способов давления и т. д. Но, забегая вперед, скажем, что работа успехом не увенчалась. К сожалению, в СССР шпинель с ожидаемыми свойствами создана не была.

Однако военным делом применение искусственной шпинели не исчерпывается. Шпинель нужна и для медицины будущего.

Почему, скажем, не пошел в хирургии сапфировый лазер? Почему не получился полноценный лазерный скальпель? Потому, что сапфир разрушается, не выдерживает высокой нагрузки. Из-за этого лазерные скальпели используют только в микрохирургии, в операциях с кровеносными сосудами. Для глубоких разрезов скальпель на рубиновом лазере не годится: рабочее тело может просто взорваться. Да и делать такие «лучевые скальпели» очень трудно: едва перекосишь оптическую ось сапфира – и все изделие идет насмарку.

Однако немецкий ученый Аккерман предложил: делать лазерные скальпели с использованием шпинели. Тогда они смогут выдерживать нагрузку почти в сотню раз большую. Осталось дело за малым: создать производство искусственной шпинели нужных качеств.

Но, что называется – легко сказать. Американцы, помучившись с этим делом с 1964 года, его потом надолго забросили. Методы горячего прессования или спекания шпинели оказались не настолько эффективными, чтобы получать изделия нужного качества и размера. Растили монокристалл, а он выходил не того качества. Шпинель крайне тугоплавка – она «тает» при температуре 2135 градусов. Для сравнения: жар для плавления стали – 1450–1520 °C.

Но Мастер не был бы Мастером, если бы не занялся бы и этой каверзной задачей, двинувшись своим путем. Он решил, что незачем заниматься монокристаллом шпинели, когда можно делать шпинель поликристаллическую. Но зато какую!

Впрочем, не будем забегать вперед, читатель.