Владислав Пристинский - 100 знаменитых изобретений
По распространенности в земной коре среди конструкционных материалов титан уступает лишь железу, алюминию и магнию. На воздухе на поверхности титана образуется защитная оксидная пленка, поэтому титан не поддается коррозии на воздухе и в морской воде, на него не действуют азотная кислота и «царская водка». Чистый титан – ковкий, пластичный, прочный и легкий металл. Он вдвое легче железа, превосходя по прочности многие стали. Он выигрывает и в сравнении с алюминием, превосходя его по прочности в 6, а по твердости – в 12 раз.
Как самостоятельный конструкционный материал титан стал применяться в лишь 50-е годы XX в., поскольку его было трудно извлекать из руд и перерабатывать.
Большая часть производимого в мире титана расходуется на нужды авиационной и ракетной техники, а также морского судостроения. Технический титан используется для изготовления емкостей, химических реакторов, трубопроводов и других изделий, работающих в агрессивных химических средах. Биологическая безвредность титана позволяет использовать его в восстановительной хирургии и пищевой промышленности. Свойство титана повышать прочность при низких температурах дает возможность использовать его в криогенной технике.
Карбид титана применяется для изготовления режущих инструментов. Двуокись титана и титанат бария служат основой для титановой керамики, применяемой в производстве электрических конденсаторов, сегнетоэлектриков и пьезоэлементов.
Из титана сделаны многие художественные изделия, в частности скульптуры.
Сейчас развитие металлургии идет по пути поиска новых способов обработки металлов, получения сплавов с заданными свойствами. Можно с уверенностью сказать, что эра металлов будет продолжаться бесконечно.
Огонь
Огонь можно охарактеризовать как быстро протекающий процесс окисления вещества, сопровождающийся большим выделением тепла и ярким свечением.
С овладения огнем началась человеческая цивилизация, человек стал отдаляться от остальной природы, эксплуатируя ее ресурсы в своих целях. Человек – единственное живое существо, не только не боящееся огня, но и использующее его для обогрева, приготовления пищи, обработки материалов и т. п. Сейчас невозможно точно установить, когда отношение человека к огню стало иным, чем, например, других приматов. Скорее всего, первый огонь, который увидели наши предки, был пожаром, когда горело дерево, в которое ударила молния.
После «приручения» огня человек задумался над тем, как получать и сохранять огонь. Первую проблему можно было решить при помощи высечения кремнем искр, которые попадали на трут с дальнейшим раздуванием огня или путем трения кусочков дерева.
О важности сохранения огня говорит тот факт, что в Древнем Риме жриц богини домашнего очага Весты, допустивших нерасторопность, вследствие которой угас священный огонь, сурово наказывали, а языческих жрецов за подобную провинность казнили.
Сначала при помощи огня только обогревались и освещали жилища. Позднее, когда люди перешли к земледелию, при помощи огня выжигали участки леса под пашню. Огню обязаны своим появлением гончарное дело и керамика.
С появлением кузнечного дела и металлургии понадобилась высокая температура для нагрева и плавления металлов. С этой целью пережигали древесину без доступа воздуха, получая древесный уголь. Позже, когда началась массовая вырубка лесов, возникла необходимость в альтернативном источнике энергии, обладающем более высокой теплотворной способностью. Им стал каменный уголь. С началом в XVIII в. начался век пара, который Жюль Верн назвал новой стихией, соединившей в себе две старые – огонь и воду.
В середине XIX века начинают использовать еще один источник энергии – нефть. Сначала использовали сырую нефть, затем продукты ее переработки – керосин, бензин, мазут. Особую важность приобрела нефть с появлением двигателей внутреннего сгорания, основным топливом в которых являются нефтепродукты.
В конце XIX в. начали строиться тепловые электростанции на угле и мазуте.
Последним видом топлива, которое широко применяет человек, стал природный газ.
Несмотря на развитие альтернативных источников энергии – гидроэлектростанций, атомной энергетики и других, огонь как средство получения энергии не изжил себя, его перестанут использоваться лишь при полном исчерпании всех запасов топлива.
Одноразовая посуда
В 1908 году американский врач Э. Дэвидсон опубликовал исследование о смертности среди школьников. Одной из ее причин он назвал использование негигиеничных металлических кружек.
В том же году молодой студент – юрист X. Мур, писавший заметки для газеты производителей продуктов питания «The Packer», опубликовал разоблачительную статью о негигиеничности посуды, которую использовали железнодорожные инженеры, и провел кампанию против «общественной жестяной кружки». Затем Мур придумал «безопасную чашку», представлявшую собой скрученный конусом лист картона.
Свое изобретение Мур показал чикагскому предпринимателю Л. Луэллену. Луэллен сразу понял перспективность начинания и, в свою очередь, усовершенствовал его: у чашки появилось дно, и она приобрела округлую форму.
К 1910 году Луэллен запатентовал изобретение и основал в партнерстве с Муром «Компанию индивидуальной чашки для питья». Тогда же партнеры сконструировали автомат по продаже индивидуальных чашек и установили его в общественных местах и железнодорожных поездах.
К 1960 году ежегодно в одной только Америке продавалось бумажных стаканчиков на 50 млн долларов в год.
Увеличению спроса на одноразовую посуду способствовало появление в середине XX в. супермаркетов и ресторанов быстрого обслуживания типа «Макдоналдс».
В супермаркетах продукты стали расфасовывать в пластике для быстроты обслуживания покупателей. После использования продукта упаковка выбрасывается.
В ресторанах быстрого обслуживания для того, чтобы покупатели не нуждались в столовых приборах, продают супы в стаканах, которые можно пить, а не есть ложкой, замороженные бутерброды, которые перед употреблением надо лишь разогреть в микроволновой печи, а затем снять упаковку и т. п.
Для производства одноразовой посуды стали использовать различные пластмассы. Самым распространенным материалом является полипропилен. Он устойчив к действию температур до 150 °C и применяется для изготовления пленки, в которую помещают мороженые продукты. Их можно опустить в кипяток для разогрева прямо в пленке.
Можно также выделить полистирол, который отличается высокой прочностью, способностью окрашиваться в различные цвета и химической инертностью, если изготовлен без нарушения технологии. Полистирол применяется, например, для упаковки масла и маргарина.
Из полиэтилена изготавливают пленку для хранения холодных продуктов, различные емкости: хлебницы, чашки с блюдцами и т. д. Однако долго хранить сливочное масло или маргарин в такой пленке нельзя из-за ее неустойчивости по отношению к жирам.
Емкости для подсолнечного масла, минеральной воды и прохладительных напитков делают из сравнительно нового материала – полиэтилентерефталата. Это очень инертная пластмасса, которая может выдерживать давление углекислого газа газированных напитков. Но хранить в бутылках из-под минералки растительное масло, воду или алкогольные напитки нельзя, так как масло и спирт гораздо более сильные растворители олигомеров, чем вода, и вредные вещества могут переходить из пластмассы в жидкость.
По оценкам специалистов, потребление пластиковой посуды в мире составляет до 88,5 кг на человека в год. Большая часть этой посуды оказывается на свалке и, разлагаясь, загрязняет окружающую среду.
Сегодня лишь четверть производимых полимерных материалов изготовлена из биоразлагаемых пластиков. Основными недостатками этих материалов являются дороговизна, неполная разлагаемость, возможность порчи пищевых продуктов от преждевременного разложения упаковки в процессе ее использования.
Первый биоразлагаемый пластик, целлофан, был получен в 1908 г. Присущая целлофану биодеградируемость в то время препятствовала его применению, и поэтому он был заменен пластиками с более продолжительными сроками службы.
В 70-х годах от целлофана как упаковочного материала полностью отказались, обратив свое внимание на более технологичный крахмал. Один из новых биоразлагаемых материалов, успешно вышедших на рынок, «Mater-Bi», был запатентован в Италии в 1995 г. Он представляет собой смесь кукурузного крахмала, поливинилового спирта и поликапролактона. Из «Mater-Bi» получают самые различные изделия: от мешков до ручек.
«Крахмальные» изделия могут быть рассчитаны на требуемый срок самораспада. Некоторые виды биопластика растворяются очень быстро, другие могут служить месяцы, а то и годы. В австрийских и шведских ресторанах «Макдоналдс» – «крахмальные» вилки и ножи. Но в США и в Украине «Макдоналдс» продолжает использовать дешевую пластиковую посуду.
