Уже сейчас возможно получать полимерные нити с прочностью хорошей стали.
вающим полимером. Эти замечательные материалы называются стеклопластиками и широко применяются в авиации, судостроении, для изготовления труб, мебели. В будущем прочность стеклопластиков увеличится еще больше благодаря повышению прочности стеклянных нитей.
Но еще более интересный путь — замена стеклянных нитей нитями из синтетических полимеров. Уже сейчас можно получать полимерные нити с прочностью до 150 —170 кг/мм2, т. е. с прочностью хорошей стали. Плотность таких нитей в 7—8 раз меньше, чем у стали, и, таким образом, на единицу веса они во много раз прочнее металла. В недалеком будущем удастся получить еще более прочные искусственные волокна. Применяя их вместо стеклянных волокон, химики создадут новые материалы легче и прочное стали.
Вся эта группа материалов, состоящих из различных волокон и полимера-связующего, называется армированными пластиками. Пока они с трудом перерабатываются в изделия, но, когда освоят
Есть полимерные материалы, которые отличаются необычайно высоким сопротивлением к истиранию и износу. Шины, сделанные из них, проходят сотни тысяч километров.
их обработку на машинах, армированные пластики станут важнейшим конструкционным материалом.
Существует возможность получить подобные материалы, не вводя в полимер стеклянные или другие волокна. Некоторые полимеры, кристаллизуясь, образуют длинные и тонкие кристаллы, очень похожие на волокна. Такие кристаллики могут играть ту же роль, что и волокна в армированных пластиках. Полимеры, кристаллизующиеся таким образом, тоже замечательно сочетают в себе прочность и упругость. Примером такого самоармирующегося полимера являются поликарбонаты. Они пока дороги и применяются только в специальных случаях, но им принадлежит большое будущее.
Уже сейчас есть полимерные материалы, которые отличаются необычайно высоким сопротивлением к истиранию и износу. Шины, сделанные из них, проходят сотни тысяч километров. Основой для этих полимерных материалов служат пока еще дорогие и редкие полиуретанэфиры. Но, несомненно, разработают более простую технологию, и неизнашивающиеся полимеры прочно войдут в производство шин, покрытий полов, шлангов и любых трущихся изделий из резины. Удивительная способность этих полимеров сопротивляться износу вызвана тем, что в них не распространяются трещины; каждая маленькая трещина, являющаяся началом разрушения вещества, быстро залечивается. В любом месте повреждения эти полимеры быстро упрочняются, что препятствует дальнейшему распространению повреждения.
С помощью таких полимеров химики получат еще один класс полимерных материалов — прочные и очень легкие полимерные пены. Обычные полимерные пены применяются довольно широко и сейчас; они обладают легкостью и малой теплопроводностью. Но они непрочны и легко истираются. Если же приготовить пены из неистираемого полимерного вещества, то сфера их применения значительно расширится. Уже сейчас пены из полиуретанэфиров начинают широко использоваться в технике, для матрасов и мебели, для подкладки легкой и теплой одежды.
Однако прочность полимерных пен остается все же небольшой, и возникает желание их упрочнить. Мы знаем, что для упрочнения полимеров в них вводят волокна. Нельзя ли армировать и пены? Жесткими волокнами (стеклянными или даже обычными синтетическими) армировать пены нельзя: слишком велико различие их свойств. Пена будет легко растягиваться, а жесткие волокна растягиваться так не смогут и начнут от нее отрываться. Материал легко разрушится. Но если армировать пену упругими и прочными волокнами, которые растягивались бы так же, как и она сама, это затруднение исчезнет. Таким способом можно создать прочные, очень легкие и стойкие к износу пенные полимерные материалы.
В будущем появится много новых полимерных материалов — легких, прочных, эластичных. Как же будут выглядеть одежда, обувь, жилища, предметы обихода, транспорт?
Мы привыкли одеваться в ткани и обычно уже не думаем, насколько сложно их изготовление. Сначала нужно получить волокна, из волокон сделать нити, пряжу, из нитей соткать ткань. Каждый процесс состоит из десятков отдельных операций, через многие
К статье «Полимеры будущего»
Со временем создадут долговечные полимерные пленки, и тогда множество легких жилищ даже на далеком севере будут делать из пленок.
десятки машин пройдет каждое волоконце от коробочки хлопчатника до готовой ткани (см. т. 5 ДЭ, ст. «От волокна до ткани»).
Конечно, в будущем люди научатся получать материалы для одежды более простыми путями, и некоторые из этих путей уже наметились. Прежде всего, можно использовать тонкие слои полимерных пен. Они исключительно легки и хороши для теплой одежды. Сейчас пены еще недостаточно прочны и их применяют для утепления одежды в качестве подкладки. Когда удастся повысить их прочность, они станут самостоятельным материалом для одежды.
Необходимо, чтобы любой материал для одежды был пористым и мог пропускать воздух и пары влаги. Поэтому обычные сплошные пленки, вероятно, никогда не будут служить материалом для одежды, за исключением плащей и специальных защитных костюмов для работы с вредными веществами. Чтобы пленка «дышала», в ней надо проделать большое количество очень маленьких дырочек. От этого, конечно, уменьшится общая прочность пленки, однако если исходная прочность очень велика, то и оставшейся части будет достаточно для использования пленки в качестве основной ткани. А разнообразные полимерные пленки становятся все более и более прочными. В будущем прочность их станет достаточной и для изготовления своеобразной нетканой одежды из пленок с большим числом маленьких отверстий.
В основном же нетканые материалы для одежды будут получать и уже получают из беспорядочно перепутанных волокон, создавая нечто среднее между войлоком или фетром и бумагой. Чтобы эти ткани были и тонкими и одновременно достаточно прочными, их будут делать из очень прочных волокон. Кроме того, чтобы ткань не мялась, как бумага, волоконца должны быть еще и упруги и склеены друг с другом. Склеивающее вещество не должно образовывать сплошную пленку, иначе потеряется пористость, способность пропускать воздух и влагу. Значит, склейка должна быть точечной только в тех местах, где волоконца соприкасаются друг с другом. Это очень нелегкая задача, но она будет решена. Привычные нам ткани постепенно исчезнут и будут заменены различными неткаными изделиями.
Изменятся не только сами материалы для одежды. Изменятся и волокна, из которых делают ткани. Появятся очень прочные волокна. На первый взгляд может показаться, что прочность не так уж нужна одежде — ведь никто не будет носить одну и ту же вещь десятки дет. Она надоест, выйдет из моды, устареет прежде, чем износится. Но очень прочные волокна нужны и для нетканых изделий, и для смешения с другими волокнами, которые менее прочны, но обладают другими ценными свойствами.
Наиболее интересна комбинация из очень прочных и пористых волокон. Пористые волокна можно получить из полимерных пен. Они исключительно легки и хороши для теплой одежды, но не прочны и не могут применяться в чистом виде. В смеси же получатся замечательные легкие и теплые материалы, у которых несомненно большое будущее.
Синтетические волокна так быстро совершенствуются, что возникает вопрос: сохранятся ли в будущем
Из пленки, армированной упругими и прочными волокнами, можно создать очень легкие и стойкие к износу пенные полимерные материалы.
естественные волокна, какие, в каком количестве и в каком виде? Некоторые из природных волокон исчезнут, и очень быстро. В первую очередь естественный шелк. На его получение затрачивается громадный труд — в десятки раз больший, чем на производство искусственных волокон. Современные синтетические волокна уже превосходят природный шелк большинством своих свойств. Такая же судьба ожидает и лен. Искусственные волокна из целлюлозы уже сейчас очень близки к хорошему льняному волокну, а в будущем превзойдут его. Лен сохранится не из-за волокна, а из-за льняного масла, получаемого из его семян. Это масло перерабатывают в лучшую олифу для красок. Пока будут выращивать лен, сохранится и льняное волокно. Когда же найдут синтетические вещества для лакокрасочных покрытий, льняное волокно исчезнет окончательно.
Шерсть сохранит свое значение еще долгое время. У шерстяного волокна есть замечательное свойство — мелкая извитость, которая придает изделиям из него высокие теплоизолирующие свойства. Лишь совсем недавно удалось выяснить причину такой извитости. Оказалось, что каждое волокно шерсти состоит из мно-
Некоторые из природных волокон исчезнут, и очень быстро. В первую очередь натуральный шелк.
489