Самая нужная вещь

 

ИСТОРИЯ. ОТКРЫТИЯ, ЛИЧНОСТИ

 

Рубрику ведёт кандидат химических наук Александр ЛЕОНТЬЕВ

 

 

Последняя, 2014 года, модель кадиллака CTS от «Дженерал Моторс», будучи длиннее и шире своего предшественника, тем не менее легче последнего почти на 120 кг (7%). Меньший вес — значит, большая топливная экономичность, а потому неудивительно, что инженеры компании среди прочих технологических новшеств автомобиля обязательно упоминают и это обстоятельство.

Достичь снижения массы удалось главным образом за счет замены, по возможности, стальных деталей на алюминиевые и широкого использования клеевых соединений (180 погонных метров!) вместо сварных и/или резьбовых.

Тот факт, что вслед за самолетостроителями «Дженерал Моторс», равно как и большинство других ведущих мировых автопроизводителей, сегодня все чаще полагается на «склеивание» своей продукции, не должен вызывать удивления.

При соблюдении определенных условий современные адгезионные (клеящие) составы позволяют чрезвычайно надежно (высокая прочность при деформациях сдвига, коррозийная стойкость, способность равномерно распределять возникающие нагрузки и пр.) соединять самые различные материалы, будь то детали и узлы автомобилей, бутылочные этикетки или термозащитная плитка космических челноков.

Немного о том, что представляет из себя «мир клеев», читайте далее в «Открытой».

 

Голь на выдумки...

 

Самый ранний из известных нам случаев применения клеевых соединений - найденные в Италии 200-тысячелетние каменные наконечники копий со следами на них древесной смолы. В свою очередь, согласно археологическим исследованиям, клеи на природной основе (смола деревьев, пчелиный воск и т.д.) были известны и широко распространены в древнем мире (Египет, Вавилонское царство) как минимум 8 тысяч лет назад.

Античные греки, монгольские кочевники или североамериканские индейцы знали, как приготавливать и где использовать костные, рыбьи и прочие «натуральные» клеевые составы.

Уже в «наше» время, в 1690 году, в Голландии появилась первая коммерческая фабрика по производству мездрового (из обрезков кожи) клея, ставшая отправной точкой зарождения всей нынешней многомиллиардной индустрии адгезионных материалов.

 

Всё серьёзно

 

Сегодня клеи на природной основе (крахмальный, казеиновый и пр.) имеют довольно ограниченное хождение. Во многом это связано с созданием учеными множества куда более совершенных (в плане удобства нанесения, устойчивости к внешним условиям, прочности образуемого клеевого соединения и т.д.) синтетических адгезионных композиций.

Их появление на рынке - прямое следствие того впечатляющего успеха, что совершила химия полимеров за последние 80 лет. Дело в том, что процесс склеивания есть, по сути, процесс затвердевания жидкого пластика либо за счет испарения растворителя (ПВА, резиновый клей и пр.), либо за счет химической реакции, происходящей в самом материале (эпоксидные смолы, полиуретановые составы). При этом прочность возникаемого клеевого соединения определяется не в последнюю очередь природой адгезии (от лат. аdhaesio – «прилипание»), иначе говоря, той силой межмолекулярного взаимодействия, что возникает между молекулами клеящего вещества и склеиваемого материала.

Создание «хорошего» клея требует от ученых «жонглирования» многими параметрами в исходном полимере, и достичь приемлемого результата, как правило, невозможно без глубокого понимания химии и физики происходящих процессов.

Фундаментальные исследования в области полимеров, таким образом, являются тем краеугольным камнем, на котором стоят прикладные разработки новых адгезионных материалов.

 

На вкус и цвет

 

На сегодняшний день в мире существуют сотни различных клеевых составов, различающихся по своему назначению, механизму действия, сфере применения и т.д. В большинстве случаев с более или менее равным успехом можно использовать любой из известных видов клея. В то же время специфические требования (скажем, устойчивость в определенных условиях эксплуатации или возможность машинного нанесения) толкают ученых к созданию узкоспециализированных клеевых композиций.

Так, наверно, все прекрасно знают, что крабовые палочки не имеют ничего общего с крабами и представляют собой измельченное мясо рыбы (минтай, хек и др.). Меж тем далеко не каждый в курсе, что плотную волокнистую текстуру рыбному фаршу придает «мясной» клей – фермент трансглютаминаза (ТГ).

Данное соединение - белый кристаллический порошок - является природным катализатором, помогающим «сшивать» между собой аминокислоты лизин и глутамин, входящие в состав протеинов (белков). Иначе говоря, мясные обрезки или, как в случае с крабовыми палочками, отдельные волокна мышечной ткани рыб, будучи обработаны трансглютаминазой, «склеиваются» между собой в цельный кусок.

Выделяемый первоначально из крови животных и потому будучи весьма дорогим, энзим ТГ ныне производят микробиологически (при помощи бактерий), что позволило существенно снизить его цену и способствовало проникновению трансглютаминазы в мир высокой кулинарии.

Многие известные шеф-повара сегодня используют этот фермент, чтобы объединить в одно целое различные сорта мяса и создать тем самым блюда с необычной вкусовой палитрой.

 

Спасая жизни

 

Читая очередной анекдотичный случай о человеке, склеившем «суперклеем» собственные пальцы или губы, вспомните и о том, что это свойство на самом деле одно из самых ценных в данном продукте. Будучи нанесенным на рану, этилцианакрилат (основной компонент «суперклея») быстро полимеризуется, создавая тем самым защитное покрытие и останавливая кровотечение. 

В данном качестве, как средство первой помощи, его впервые стали использовать американские медики в годы Вьетнамской войны (1965-1973).

Сегодня хирургические клеи на основе циакрилатов не рекомендуется использовать подобным образом (наносить на открытую рану), однако медицинские «суперклеи» («дермабонд», например) оказались превосходным средством закрытия кожных ран и операционных разрезов (вместо швов, скрепок и т.д.).

Обладая противомикробными свойствами и создавая защитную водонепроницаемую пленку, «дермабонд» надежно соединяет края раны, позволяя избежать процедур наложения/снятия швов, частой смены защитных повязок и т.д.

 

Путешествие на Луну

 

Говоря о клеях и клеевых материалах, нельзя не вспомнить и знаменитый эпизод, произошедший на Луне 11 декабря 1972 года. В тот день американские астронавты Харрисон Шмитт и Юджин Сернан, участники экспедиции «Аполлон-17», разъезжая по поверхности спутника Земли на лунном багги, повредили его правое заднее крыло. Без подобной защиты клубы взметающейся вверх лунной пыли грозили повредить как скафандры самих астронавтов, так и автомобиль вместе с перевозимым на нем научным оборудованием.

Решение нашел командир Юджин Сернан, решивший использовать клейкую ленту «скотч» для того, чтобы примотать поврежденный закрылок к раме.

Зернистые кадры видеохроники, запечатлевшие этот момент, навсегда стали для производителя и изобретателя клейкой ленты, американской компании «3М», предметом обоснованной гордости.

Появившись на свет в 1925 году как метод защиты частей автомобиля при окраске, ныне «скотч» обзавелся многочисленными «братьями и сестрами», как то: медицинские пластыри, упаковочные ленты или специальные полимерные рулоны для нанесения временной дорожной разметки.

В Соединенных Штатах самым важным предметом ящика с инструментами любого мужчины стал армированный скотч, ведь на свете нет ничего такого, чего нельзя было бы починить с его помощью.