Атомы у нас дома. Удивительная наука за повседневными вещами - читать онлайн книгу. Автор: Крис Вудфорд cтр.№ 34

Мы уже знаем, как успешно работают многие окружающие нас дома материалы: дерево, стекло, клей. Но что становится причиной проколов?

Я часто думаю, что мог бы прыгнуть с крыши небоскреба или с моста. Раскачиваясь на ходящей ходуном крыше, цепляясь за ограждение, почему бы не прыгнуть в неизведанное? Как ученый я убежден в теории упругости, и если бы я прыгнул, то будьте уверены: мою талию охватывал бы надежный пояс с прикрепленным к нему суперэластичным тросом. Упругость – материальное воплощение поворота времени вспять: будущее похоже на прошлое, в которое всегда можно вернуться.

Как появились эластичные материалы? У вас дома наверняка есть эластичные резинки, жгуты, ремешки для часов, клеящаяся пленка и т. п. Хотя по сути эластичных материалов не существует. Этим термином мы называем более-менее растягивающиеся материалы. В главе 1 мы заметили, что высочайшие здания мира раскачиваются с амплитудой до метра на самом верху. Так что даже такое неподходящее к определению «растягивающееся» сооружение, как небоскреб, по сути, обладает этим свойством (иначе оно упало бы). Если говорить точно, то упругие материалы являются эластомерами. Самый известный из них – каучуковая резина (причем это эластомер природный). Эластомеры – материалы, которые состоят из больших перевитых молекул. Когда вы их растягиваете, молекулы расходятся и выпрямляются, но сразу возвращаются в первоначальное состояние, как только вы прекращаете воздействовать на материал с силой.

Каучук иногда используется в неожиданных местах. Раньше жевательную резинку делали из натурального каучука – чикла. Он до сих пор используется в праздничных воздушных шариках и авторезине ^[118]. Современные жевательные резинки изготавливаются из синтетических каучуков вроде стирол-бутадиена (он может входить и в состав подошв ваших туфель) или поливинилацетата (который содержится в скользком клее-карандаше) ^[119]. Так что не стоит глотать такую жвачку.

Иногда под «эластиками» мы понимаем любые эластичные материалы, но с научной точки зрения упругость – почти полностью обратимая растяжимость. Когда вы растягиваете резиновую ленту и отпускаете ее, она возвращается в свои первоначальные размер и форму. Если вам не наскучит, вы можете повторить это упражнение сотни раз с тем же эффектом.

Как неправильно называть все эластичные вещи «эластиками», так же неправильно называть и все сделанное из пластмассы «пластиками». Под ними мы подразумеваем яркие изделия вроде пластмассовых сосудов или зубных щеток. Однако пластичный в строгом научном понимании означает «мягкий, податливый, изменяемый». Пластические материалы (для простоты будем называть их пластмассами) не обязательно податливы или мягки, когда находятся в ваших руках. Но основа, из которой они сделаны (в основном это различные смеси углеводородов), изначально была мягкая и горячая. Поэтому из нее можно создавать яркие изделия для вашего дома путем закачивания ее в формы, сжатия или раскатывания (различных видов деформации). Другая причина податливости пластмасс состоит в том, что мы можем производить из них очень тонкие волокна. Например, волоски зубной щетки сделаны путем пропуска расплавленной пластмассы через специальные устройства с тысячами маленьких отверстий, называемые многоканальными мундштуками. Волокна пластмассы в нейлоновых чулках еще тоньше. Поразительно, но в одном обычном нейлоновом чулке содержится около 9 км тончайших нейлоновых волокон. И они при этом имеют массу всего около 15 г.

Изделия из пластмасс обладают упругостью. Вы можете немного изогнуть толстую ручку зубной щетки, и она сразу же вернется в первоначальное положение. Если вы приложите больше усилий и отогнете ее сильнее, то поймете, почему пластмассы получили такое название. Возьмите красную щетку и сильно изогните ее ручку. Вы увидите в структуре материала бело-розовые полоски. Если вы посмотрите на этот участок в поляризационный микроскоп (который пропускает свет только определенной поляризации ^[120]), то сможете увидеть удивительную картинку радуги, обусловленную явлением фотоупругости ^[121]. И вы можете изгибать пластмассу до тех пор, пока она не сломается.

Вы можете заметить неприятный запах при сильном изгибании или переломе пластмассового изделия. Он вызван напряжением в структуре и теплом от воздействующей силы. Запах дают полимеры в структуре пластика. Пластмассовые изделия сами по себе могут иметь неприятный запах. Дорогие пластмассовые куклы часто начинают сильно вонять, потому что старые мочевинно-формальдегидные смолы, использованные в их изготовлении, разлагаются. Поэтому опытные торговцы бижутерией испытывают незнакомые сорта пластмасс, погружая их в горячую воду или быстро натирая, а затем принюхиваясь к запаху. Например, целлулоид на основе нитрата целлюлозы пахнет нафталином. Производимые на основе формальдегидов бакелит и галалит пахнут горелым молоком, а ацетатно-целлюлозные пластики издают запах уксуса.