Экстремальные тепловые нагрузки
на составляющие элементы механизмов, будь то двигатель внутреннего сгорания,
тормозная система поезда или многотонный автоматический молот на сталелитейном
производстве, всегда доставляли инженерам немало хлопот. В обыденной жизни нас
окружает множество устройств, построенных с использованием материалов с
удивительными свойствами, часть из которых сопровождает человечество с
незапамятных времен. Одним из них является хризотил – волокнистый минерал, из
которого производят более 300 видов промышленной продукции. Из него производят
шифер, фасадные плиты, трубы, огнеупорный картон, сальники и набивки для
нагревающихся элементов станков, накладки на тормозные колодки и многое другое.
Впрочем, во многих отраслях его полезные свойства избыточны по отношению к
решаемым задачам. Чтобы оценить его выдающиеся свойства лучше обратиться к "экстремальным"
примерам, полностью раскрывающим его потенциал.
Черный ящик
Каждый самолет в небе нашего времени оснащен бортовым самописцем – устройством, фиксирующем нештатные ситуации. Он должен выдержать крушение самолета, что включает в себя удар после падения с многокилометровой высоты и крайне вероятный пожар. Между тем, температура горения авиационного топлива превышает 1000°С, что при учете высокой интенсивности возгорания может расплавить ряд конструктивных элементов самого самолета или пострадавшего объекта менее чем за 5 минут.
Что же делать? Внутренняя защитная оболочка бортовых самописцев в 1956 году, на заре рождения этих устройств, была изготовлена из хризотилового волокна. Хризотил выдерживает нагрев до 1500°С, а при превышении температурного порога становится хрупким, но не загорается. При этом он обладает низкой теплопроводностью, что позволяло сохранить нежную фотопленку, использовавшуюся для фиксации повреждений.
"Сода" для танка
Устойчивость хризотила к нагреву и механическим повреждениям нашла свое применение и в военной промышленности. В советских и российских танках Т-72, Т-80 и Т-90 топливные трубки защищены системой "Сода", созданной на основе хризотилового волокна. Она не только сопротивляется огню, но и горючим веществам, к примеру, напалму. Как известно, его опасность состоит не только в высокой температуре горения, но и продолжительности воздействия липкого горючего вещества. Его очень сложно потушить, так что предполагается, что в боевой ситуации танку какое-то время надо выживать, будучи частично охваченным пламенем. "Сода" как раз и дает это время для системы топливных патрубков.
Хризотил обеспечивает дополнительную защиту патрубков от механического воздействия и неблагоприятных погодных условий. Волокно не гниет, не подвержено воздействию воды и множества химически активных соединений. В случае военной техники это практичный и удобный вариант, ведь обслуживание танка "в поле" и так довольно сложный и трудозатратный процесс.
Серфинг на вулкане
В 1938 года два ученых совершили дрейф на лаве во время извержения Ключевского вулкана на Камчатке. Они смогли преодолеть более 2 километров, встав на еще не расплавившийся кусок камня, плывущий по огненной реке. Температура часто достигала 270–300°С. Бесстрашные испытатели были облачены в хризотиловые ботинки и стояли на листовом хризотиле. Им было очень горячо, но никаких повреждений вулканологи не получили – их защитила низкая теплопроводность хризотилового волокна.
"Мы не могли просто стоять на горячей движущейся корке, так как ее температура была 270—300°C, поэтому нам приходилось взбираться на угловатые выступы, чтобы ветер остудил наши асбестовые башмаки. Во время работы мы подстилали под ноги листовой асбест, и все равно нам приходилось часто стоять, подобно аистам, на одной ноге", — вспоминали ученые в своих дневниках.