БОЛЕЕ ТУГОПЛАВКИЕ, ЧЕМ ВОЛЬФРАМ

Высокочистые монокристаллы тугоплавких металлов и их сплавов и соединений позволяет получать метод, разработанный специалистами Института металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова Российской академии наук, - зонная плазменно-дуговая плавка.

Для современных высоких технологий монокристаллы представляют особый интерес. Ведь свойства любого твердого тела зависят не только от состава, но и от структуры, которая у монокристаллов отличается наибольшей стабильностью. И потому монокристаллы обладают многими куда более качественными характеристиками, нежели те же технически чистые вещества, но с поликристаллической структурой. В частности, более высокой эрозионной и коррозионной стойкостью, лучшей совместимостью с некоторыми агрессивны ми средами, малым газоотделением при нагревании, а также более высокой пластичностью при одновременной устойчивости формы.

#1#

Методом зонной плазменно-дуговой плавки можно получать высокочистые металлические монокристаллы из сырья с высоким содержанием примесей, и притом достаточно больших размеров. Например - кристалл вольфрама диаметром до 50 мм и длиной до 300 мм. Удается даже получать крупные монокристаллы заданной формы - скажем, в виде труб или пластин.

На основе высокочистых монокристаллов молибдена и вольфрама в институте разработаны сплавы для деталей, применяемых в СВЧ-технике: анодов, спиралей, подогревателей, сеток и т. д. Пластичность этих материалов позволила обеспечить необходимую точность геометрии деталей, а высокая устойчивость формы - долговечность работы приборов без изменения рабочих параметров.

И, наконец, при помощи разработанного в институте метода из расплава были впервые в мире выращены монокристаллы таких химических соединений (карбидов и боридов), которые оказались более тугоплавкими, чем вольфрам - самый тугоплавкий в мире металл.

К созданным в институте новым материалам проявляют интерес специалисты, работающие в области ядерной физики, физики твердого тела, а также занятые использованием материалов для работы в агрессивных средах.

Новые катализаторы, способные избавить автомобильный выхлоп от наиболее вредных его составляющих - оксидов углерода и азота, разработаны в Институте физической химии Российской академии наук.

Проблемой выхлопа озабочены в наше время экологи всех стран, а в Европе глушители автомобилей уже снабжены специальными катализаторами. Благодаря им содержащиеся в выхлопном газе оксид углерода и углеводороды дожигаются до углекислого газа, а не менее токсичный оксид азота превращает ся в азот. Но, к сожалению, зарубежные катализаторы практически недоступны для большинства российских автомобилистов, поскольку выполнены из благородных металлов - платины и родия - и потому чрезвычайно дороги.

Созданные в Институте физической химии катализаторы состоят из соединений самых обычных и широко используемых металлов - алюминия, кобальта, меди, марганца, цинка, соответствующим образом (ноу-хау) структурированных и обработанных, а затем нанесенных на подложку из нержавеющей стали.

Эффективность российских катализаторов оказалась достаточно высокой: зловредный угарный газ удается превратить в углекислый практически на 100%, а заодно и восстановить до азота около двух третей окиси азота. Правда, все это выполнено пока только в лабораторных условиях, а помимо того проверялось лишь на отходящих газах завода "Москабель". До проведения хотя бы полупромышленных испытаний на выхлопной трубе автомобиля дело, похоже, дойдет не скоро. Если, конечно, вдруг не появятся дополнительные инвестиции, которые способны иногда значительно сократить сроки разработки и испытаний.

Интересные данные о природе боли и о том, что именно происходит в процессе обезболивания, получены в Институте экспериментальной кардиологии Российского кардиологического научно-производственного комплекса Минздрава РФ.

Чувство боли, как известно, кардинально отличается от прочих присущих человеку чувств - слуха, зрения и т. п. Оно не имеет ни специального органа восприятия (подобного уху или глазу), ни специфических "болевых" нервов, подобных слуховому или зрительному, ни специализированного стимула: боль может возникать в результате как ожога, так и ушиба или, например, укуса.

Специалисты считают боль своеобразной аварийной сигнализацией, срабатывающей в организме в критической ситуации и вызывающей в нем защитный рефлекс. Рефлекс этот состоит в многокомпонентной оборонительной реакции, проявляющейся в изменении кровяного давления и ритма дыхания, учащении пульса и расширении зрачков, а в целом - в изменении метаболизма.

Для купирования болевого синдрома медицина в течение многих веков применяет различные средства анестезии, найденные сугубо эмпирическим путем. Исследования российских ученых позволяют глубже понять саму суть процесса обезболивания.

Оказалось, что болевая часть "аварийного" сигнала представляет собой относительно высокочастотную (до 20 Гц) последовательность импульсов в тончайших специализированных нервных волокнах. Для подавления боли достаточно устранить ("отфильтровать") эту высокочастотную составляющую. Низкочастотная же (менее 2 Гц) часть нервного сигнала проходит через фильтр сохранной, что обеспечивает связь пораженного органа с центральной нервной системой. А это во многих случаях имеет принципиальное значение для успешного лечения.

По всей видимости, эффективность многих обезболивающих средств, в том числе, например, мази Вишневского, объясняется качественной низкочастотной фильтрацией нервных сигналов в болевых волокнах.

Исследования в Институте экспериментальной кардиологии проводились на животных, но результаты этих исследований имеют большое значение для медицины. Они позволят как разрабатывать новые методы местного обезболивания, так и успешнее использовать на практике традиционные.

Первый поезд прошел в конце минувшего года по более чем 15-километровому Северо-Муйскому туннелю, достроенному недавно на БАМе. Строительство туннеля велось около четверти века и было беспрецедентным по своей сложности. Связано это и с суровым климатом северо-востока Бурятии (до -56 градусов Цельсия зимой и до +35 - летом), и с тяжелыми геологическими и гидрогеологическими условиями. Район строительства отличается высокой сейсмической опасностью (не менее одного землетрясения силой 9-10 баллов за 50 лет), мерзлыми грунтами, наличием мощных грунтовых и, что особенно неприятно, трещинно-жильных термальных вод, которые помимо большого напора обладают довольно высокой температурой - до 70 градусов Цельсия.

#2#

К моменту начала строительства туннеля многие из предстоящих проблем еще не были известны. К примеру, лишь в 1983 году, когда значительная его часть уже была построена, разработчикам представили результаты космических съемок этого района с четким обозначением мощных региональных разломов. Но сооруженные к тому времени в обход этого туннеля железнодорожные пути БАМа имели слишком большую протяженность и довольно большой уклон. Все это требовало использования двойной тепловозной тяги и, как следствие, значительных эксплуатационных затрат. К тому же горы в этих местах изобилуют снежными лавинами. С точки зрения выбора трассы место строительства туннеля было верным.

Однако опыта подобного строительства в столь сложных условиях не было не только в нашей стране, но и за рубежом. Приходилось на ходу изобретать способы решения многих проблем. Если, например, для борьбы с холодными грунтовыми водами применяли заморозку, то грунты с термальными водами закрепляли химическими способами. А для повышения сейсмостойкости туннеля устилали его своды специальной двухслойной отделкой.

В итоге Северо-Муйский туннель получился не только сложным, но и весьма современным сооружением. Порталы его оснащены воротами, способствующими энергосбережению в столь суровых климатических условиях. Внутри же туннеля будет создаваться микроклимат, управляемый специальной автоматизированной системой, а для предотвращения любых аварийных ситуаций предусмотрен постоянный мониторинг условий эксплуатации сооружения, в частности - сейсмометрия.

В создаваемой между электродом (вверху) и вольфрамовой "затравкой" (внизу) плазменной дуге температурой около 3000 градусов Цельсия плавится подаваемый (справа) вольфрамовый стержень.

Северо-Муйский туннель, построенный недавно на БАМе, оснащен воротами и системой управления микроклиматом.

№6, 2002