• 18.01.2018
• Татьяна Крикункова

Молоток из пластилина не сделаешь. А оловянная чума в Сибири найдёт

17 января в Центре образования № 31 прошло первое в этом году занятие в рамках работы Городского физико-математического общества.

Перед школьниками выступила доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой «Физика металлов и материаловедение» Галина Викторовна Маркова. А помогала ей выпускница этого Центра образования, а ныне аспирант кафедры Екатерина Клюева.

Своей лекции Галина Викторовна дала название «Современные материалы в технике и медицине». Но, по сути, выступление преподавателя ТулГУ стало путеводителем по увлекательному миру материалов, которые, как пояснила, профессор Маркова, являются основой всей нашей жизни.

...Каменный, бронзовый, железный... О чём же говорят названия веков?.. А о том, что в ту или иную эпоху человек успешно овладевал этими материалами: камнем, бронзой или железом. Наш век — это время наноматериалов. Жидкие кристаллы, полупроводники — всё это используется сейчас.

— А вы, ребята, как, впрочем, и все люди, являетесь материаловедами интуитивно, — подчеркнула Галина Викторовна. — Вы же прекрасно понимаете, что молоток из пластилина не сделаешь, а потому, приведись вам его изготовить, будете выбирать прочный материал.

По словам Марковой, к современным материалам человек предъявляет особые требования. Они должны быть высокопрочными, надёжными, но при этом лёгкими. А ещё они должны обладать специальным свойством — коррозионостойкостью. Именно таким требованиям отвечают композиционные материалы.

Использовать их придумал человек. А вот саму идею композиционности он «украл» у природы. Ничего удивительного! Человеческая кость «построена» по принципу композиционности. Этого же принципа придерживается и древесина.

У композитов два весомых преимущества. Во-первых, создание самого материала и требуемого изделия происходит одновременно. Во-вторых, уровень свойств композиционных материалов можно рассчитывать заранее. Справедливости ради стоит отметить и недостаток. Он один — дороговизна технологии.

Композиты бывают дисперсно-упрочнённые, волокнистые, слоистые. Последние успешно применяются в авиастроении.

Композиционные материалы, безусловно, эффективны, но есть материалы ещё «хитрее». Они демонстрируют эффект памяти формы, базирующийся на явлении аллотропизма или полиморфизма.

— Возьмём, например, углерод. При разных кристаллических решётках он принимает разные образы: графит, алмаз, углеродная трубка и фуллерен, — пояснила Галина Викторовна. — Кстати, базовые переходы имеют и другие вещества. То же олово. В царской России с одним генералом произошёл пренеприятнейший случай. По его приказу целый вагон с оловянными пуговицами для шинелей был отправлен в Сибирь. А там климат совсем другой. И вот прибыл вагон, открыли его — а там... А там порошок вместо пуговиц... Вот как температура повлияла на изменение кристаллической решётки. Случаи с оловом в России получили название «оловянная чума». На этом же эффекте основан и принцип работы материалов с памятью формы...

Преподаватели провели эксперимент. Сначала они показали школьникам две проволочки, которые были изначально скручены в спиральки. Одна проволочка из меди (без памяти формы), а вторая — из нитинола — сплава никеля и титана (с памятью формы). Потом проволочки выпрямили.

И вот с помощью зажигалки стали нагревать проволочки. Проволочка из нитинола всё вспомнила и стала скручиваться в спираль. А медная, так и ничего и не вспомнила. У неё же отсутствует эффект памяти формы!

— Материалы с эффектом памяти формы находят самое широкое применение в технике, — отметила Галина Викторовна. — Как пример — трансформируемые фермы станции «МИР». А ещё в медицине: в сосудистой хирургии, травматологии, хирургии, стоматологии. При сосудистых заболеваниях больному в сосуд вводится катетер с проволокой из сплава с эффектом памяти формы. Под действием температуры происходит восстановление формы, приданной проволоке изначально, и проволока начинает поддерживать сосуд в необходимом состоянии. При травмах позвоночника используются фиксаторы из сплава с эффектом памяти формы, а при травмах грудной клетки — специальные скобы.

В заключение своего интересного выступления Галина Викторовна рассказала школьником о том, что студенты ТулГУ проводят исследования, связанные с композиционными материалами.

Анастасия Старикова и Даниил Мирошин учатся в 10 «А» классе химико-биологического профиля.

— Лекция мне очень понравилась, — поделилась Настя. — Интересно и познавательно! Особенно понравился мне рассказ о материалах, которые используются в медицине. Я сама мечтаю связать свою жизнь с медициной. Хочу стать травматологом. Так что сегодняшнее занятие, уверена, мне пригодится в будущей профессии.

— Да и меня заинтересовали материалы с эффектом памяти формы, которые используются в медицине, — высказался Даня. — Я хочу стать хирургом. Буду стараться поступить в Медицинский институт Тульского государственного университета.