Юный техник, 2011 № 04

А недавно еще один материал с удивительными свойствами создан сотрудниками лаборатории полимерных материалов Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова (ИНЭОС) РАН. «У нас создан так называемый градиентный материал, — рассказал руководитель этого научного центра академик Юрий Бубнов. — Как он выглядит? Предположим, вы берете стержень. Один его конец прочен как сталь, а с другой — мягкий словно резина. Причем место перехода можно задать заранее».

Исследователи из ИНЭОС РАН предложили для получения материалов с регулируемыми свойствами синтезировать композиции из двух полимеров — высокоэластичного и стеклообразного. Причем простым совмещением двух полимеров, скажем, в одном расплаве или растворе таких свойств добиться невозможно. Приходится синтезировать два типа сетчатых полимерных структур, которые находятся в одном и том же материале в различных пропорциях.

Полимерные сетки ученые сконструировали сначала с помощью компьютерного моделирования. Были определены основные черты их химического строения и определены этапы синтеза. Затем весь процесс был осуществлен на практике. У полученных градиентных полимеров исследованы механические свойства, показавшие их реальную работоспособность. Так, полимеры на основе полиуретана могут работать, не размягчаясь и не разрушаясь, в интервале температур от -50 °C до +330 °C.

При этом материалы обладают высокой прочностью, эластичностью и износостойкостью.

Градиентные материалы можно использовать в медицине, обувной промышленности, бытовой технике, на промышленных предприятиях. Так совместно с Московским протезным заводом лаборатория уже провела первые опыты по созданию ортопедической обуви, в которой растягивающие нагрузки воспринимает эластичная часть градиентного полимера, а сжимающие — жесткая.

В медицине градиентные материалы могут быть использованы в качестве имплантатов. Есть также идея делать из такого материала шестеренки. На валу они будут жесткими, чтобы хорошо воспринять передающий момент, а зубья будут эластичными, чтобы передача была малошумной и не было опасности, что зубья раскрошатся при перегрузке.

ЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКА

«Горох» Вселенной или годятся ли преоны на роль «первокирпичиков мироздания»?

Любой атом, как известно, состоит из электронов, протонов и нейтронов. А те, в свою очередь, из множества частиц, которые в XX веке опрометчиво назвали элементарными. Ведь вскоре выяснилось, что сами «элементарные» частицы состоят из множества составляющих, могут превращаться друг в друга. И на сегодня такие частицы исчисляют уж сотнями. Понятное дело, «первокирпичиками Вселенной» они уж быть никак не могут…

Тогда, в 1964 году, американский физик-теоретик, лауреат Нобелевской премии Мюррей Гелл-Ман предложил на эту роль гипотетические частицы, названные кварками. Однако и здесь вышла незадача: сначала теоретикам было достаточно всего трех кварков, потом их стало шесть, а ныне и того больше…

Пришлось физикам ввести в обиход так называемую Стандартную модель, согласно которой все вещество Вселенной состоит из шести кварков и шести легких частиц — лептонов, не участвующих в так называемом сильном взаимодействии. (Типичным представителем класса лептонов является, например, электрон.)

Однако около 30 лет назад некоторые теоретики решили, что даже дюжина разных «кирпичей» — это слишком много. То есть было выдвинуто предположение, что лептоны и кварки, в свою очередь, состоят из более мелких частиц, названных преонами. Причем выходило, что для создания всех-всех-всех частиц нашего мира достаточно комбинаций всего из трех преонов.

Однако до сих пор ни одна из многих преонных теорий не была подтверждена на практике. Слишком много энергии потребовалось бы, чтобы расколоть кварк на преоны, и такого уровня нельзя достичь ни на одном из современных ускорителей. А то, что невозможно проверить, нельзя считать доказанным.

Но если преоны нельзя получить в ускорителях и прочих экспериментальных установках, то, может быть, их можно увидеть где-то на просторах Вселенной?

Ведь согласно нынешней канонической теории Большого взрыва, после которого будто бы родилась наша Вселенная, сначала в пустом пространстве появились лептоны и кварки. Кварки, остывая, объединились в протоны и нейтроны, те, еще подостыв и объединившись с электронами, образовали атомы, и так далее. Но почему бы тогда не предположить, что еще до лептонов и кварков образовались сначала преоны, а из них все остальное?..

В 2006 году шведские теоретики решили посмотреть на компьютерной модели, что будет, если считать, что из преонов образовались некоторые звезды. Компьютер показал: да, вовсе не все поголовно преоны могли участвовать в синтезе материи. Часть из них от такой участи могла увильнуть и затем образовать чисто преонные звезды. Существуют же ныне модели нейтронных звезд и светил из кварков… Чем же преоны хуже?