Разгаданная тайна
Почему натуральная кожа так прочна, легка, эластична? Почему она согревает зимой и «дышит» летом? От чего зависят ее замечательные качества? Разгадка этой тайны помогла ученым создать заменители кожи.
Всем известно, что свойства веществ определяются их химическим строением. Кожа, как и все на свете, состоит из самых обычных химических элементов. Но есть в ее структуре одна особенность, отличающая кожу от многих других веществ. Ее основа — белковое соединение коллаген — построена не из обыкновенных молекул, а из молекул-гигантов. Таких больших — в сотни, а то и в тысячи раз больше обычных, — что их даже можно разглядеть под микроскопом. Их размеры достигают долей микрона!
Не эта ли особенность порождает необычные свойства кожи? Догадка подтвердилась, когда было изучено строение молекул-гигантов. Оказалось, что это длинные цепочки атомов, составленные из отдельных звеньев. Каждое звено — обыкновенная молекула-карлик — так крепко соединено с другими, что составляет с ними неразрывное целое. Такие длинные цепочки и эластичны, и в то же время необыкновенно прочны.
От гибкости молекулярных цепочек зависит эластичность кожи, от стойкости химических связей между отдельными звеньями — ее прочность и упругость.
Вещества, подобные коллагену, химики называют полимерами или высокомолекулярными соединениями. В природе их встречается немало. Это, например, каучук, целлюлоза, белки, смолы. Все они, такие разные по происхождению и по свойствам, обладают одним общим признаком: состоят из больших молекул. Молекулярные цепи бывают различной длины, разной формы: вытянутые в нить, с ответвлениями, с зигзагами. Полимер может состоять не из одной, а из нескольких цепочек, «сшитых» друг с другом химическими связями. Длина и форма цепочек сказываются на свойствах веществ.
Итак, первая часть задачи была решена. Химики-аналитики расшифровали рецепт изготовления кожи. Теперь дело переходило в руки химиков-синтетиков — им предстояло синтезировать (то есть создать искусственно) новый материал по образу и подобию уже созданного природой. Казалось бы, не так уж это и сложно: подобрать состав химических веществ точно по прописи и соединить их в определенном порядке. Но в том-то и дело, что обыкновенные молекулы-карлики — мономеры — упорно не желали соединяться в цепочки полимера.
Обычные молекулы зачастую находятся в пассивном состоянии. Они словно ленятся, у них нет особого желания встречаться друг с другом. И 72 если встреча все-таки происходит — связь бывает непрочной. При попытке удлинить цепочку, молекулы, едва соединившись, вновь распадаются. Полимеры же образуются лишь в том случае, когда мономеры крепко связаны друг с другом и образуют длинную цепь.
Как преодолеть сопротивление мономеров? Как заставить их соединиться вместе?
Подтолкнуть молекулы, упрочить связи между ними помогли приемы, ускоряющие большинство химических реакций,— нагревание и высокое давление. А когда и этих «толкачей» оказывалось недостаточно, выручали посредники — катализаторы. Эти вещества тоже ускоряют реакции, хотя сами в них не участвуют.
Теперь можно было «нанизывать ожерелья» какой угодно длины. Молекулы послушно спаивались в нить — «головой к хвосту», прикреплялись к любому атому в цепочке, наподобие подвески, или скрепляли в нужном участке две самостоятельные цепочки полимера.
Со временем синтез полимеров перестал быть проблемой. В простой стеклянной колбе стало возможным получать такие вещества, которые прежде возникали только в организме животных или растений.
М. Самсонова
Наука всё чаще обращает внимание на то, как технологии влияют на мышление человека. Программирование, которое ещё несколько десятилетий назад считалось узкой инженерной дисциплиной, сегодня изучается с точки зрения нейробиологии, психологии и когнитивных наук. Удивительно, но написание кода воздействует на мозг не менее активно, чем изучение иностранных языков или решение математических задач. Рассмотрим несколько научно подтверждённых…
Так часто говорят старые солдаты. Опытные изобретатели, которые понимают толк в мозговой атаке и эффективно используют ее для активизации поиска оригинальных решений, советуют: «Держи протокол всегда в порядке». Лучше всего фиксировать предложения с помощью магнитофона. Но и хорошо ведущийся протокол, коротко и правильно фиксирующий основное содержание выступлений и формулировку принятых решений, может оказаться весьма кстати….
Да разве можно так сказать: неслышимый звук? Можно. Я даже больше вам скажу: ультразвук не одиночка. Есть еще инфразвук. Есть гиперзвук. И они тоже для нас — звуки неслышимые. Напомню: звук — механические колебания в различных средах: газах, жидкостях, твердых телах. В воздухе это быстрая череда сжатий и разрежений. Слышим мы звук, нет — он…
В подготовительном отделении, расположенном под самой крышей цеха, смешивают все компоненты. В огромных смесителях размалываются гранулы полимера, перемешиваются с растертыми пигментами, с измельченными вспомогательными веществами. Гудят краскотерки и смесители, наполняются тонким порошком металлические тележки. Легкое облачко пыли поднимается над наконечником шланга, автоматически подающего смесь во вращающиеся барабаны. Там она смачивается, превращается в тягучую вязкую массу…
Приведем один пример старого способа изобретательства. Научное его название — метод проб и ошибок, а по-простому — метод тыка. Наверное, вы слышали про знаменитую Пизанскую башню, особенность которой — в ее наклонном положении. Столетия она кренится, и практически столько же времени изобретатели разных стран пытаются предложить способы ее возвращения «на место». Однако существует менее известная…
Измерение времени оказалось весьма непростой задачей. Вроде бы давно было замечено, что в природе происходят повторяющиеся явления, которые можно использовать в качестве естественных эталонов этой «текучей» величины. И правда, день сменяется ночью, год повторяется за годом. Но измерять время лишь годами — большими промежутками — неудобно, а продолжительность дня меняется в течение года. Скажем, древние…
Но — минута внимания. Секундомер включен. Мозговой штурм начался! Некоторое время — молчание. Ну, а потом… Только успевай записывать. Вот «атакует» первая идея. Наш прибор будет содержать корпус. И в корпусе основание сделаем в виде упругой пленки. Разместим здесь же измерительную шкалу. Да еще придадим при этом опорной поверхности форму следа обуви. Чей-то голос: «А…
Вот иногда говорят: «Нем, как рыба». Значит — рыбы немы? Да ничуть не бывало! Наоборот, рыбы страшно «разговорчивы». Каких только звуков не услышишь, если опустить в воду специальный прибор — гидрофон. Тут и писк, и свист, и треск, и мычанье, и завыванье, и кудахтанье. Но почему же мы, стоя на берегу, не слышим рыбьих голосов?…
…С рулона сматывается полотно ткани. Специальное устройство подхватывает его и с усилием протягивает через размоточный агрегат. Целая система вращающихся валков управляет движением: горизонтально, вниз, вверх, снова горизонтально и снова вниз и вверх движутся туго натянутые петли и, наконец, исчезают за стенками высокой металлической арки. На ней укреплены три самых больших стальных цилиндра — плавильные валы….
А можно ли спрогнозировать, каковы результаты внедрения не одного какого-либо изобретения, а вообще всего научно-технического прогресса? Такие попытки предпринимались неоднократно, и не только писателями-фантастами, но и серьезными учеными. Желая представить будущее, выдающийся английский философ и естествоиспытатель Фрэнсис Бэкон описывал некий храм науки. Царь выдуманной им страны, основавший этот храм, ставит перед жрецами задачу овладеть скрытыми…