Марк Медовник - Жидкости [оптимизированы иллюстрации]

Липкость древесных смол не случайна. Такими они стали в процессе эволюции, чтобы растения имели возможность ловить насекомых. Так что смолы для деревьев – важный инструмент защиты. Ювелирный янтарь – на самом деле окаменевшая древесная смола, и в ней часто присутствуют идеально сохранившиеся насекомые и кусочки случайного мусора.

Муравей в янтаре – окаменевшей древесной смоле. © Anders L. Damgaard

Без древесных смол нашим древнейшим предкам было бы крайне сложно изготавливать орудия и инструменты, и тогда нашей цивилизации очень трудно было бы взять старт. Но вряд ли стоит склеивать смолой самолет – она наверняка потрескается во время полета. Фенольные молекулы не слишком прочно связываются с другими веществами – они слишком замкнуты, слишком самодостаточны.

Но если вы среди деревьев, то вам не придется слишком долго искать более сильные разновидности клея. Посмотрите на птиц: их крылья не скручены болтами или шурупами. Их мышцы, связки и кожа держатся за счет молекул семейства химических веществ, известного как белки. Наши тела тоже связаны ими. Один из важнейших белков называется коллагеном. Он обычен для всех животных, и получить его относительно несложно. Древние люди использовали рыбью кожу и шкуры диких зверей – отделяли жир, а затем вываривали шкуры в воде. При этом коллаген извлекается из шкур, и получается густая прозрачная жидкость, которая, остывая, превращается в твердое жесткое вещество – желатин.

Коллагеновые белки в желатине – длинные молекулы с «хребтом» из атомов углерода и азота. В телах животных коллагеновые молекулы удерживаются вместе, образуя прочные волоконца, из которых состоят сухожилия, кожа, мышцы и хрящи. Однако, оказавшись в горячей воде в процессе вываривания, молекулы коллагена разделяются. У них появляются свободные химические связи, которые они стремятся заполнить. Иными словами, они хотят прилепиться к чему-нибудь – а значит, превращаются в костный клей.

Изменение структуры коллагенового волоконца при превращении в костный клей

Именно клеи животного происхождения заменили древесные смолы в качестве основы древних человеческих технологий. Египтяне, например, использовали костный клей при изготовлении мебели и декоративных инкрустаций. К тому же они, судя по всему, первыми придумали использовать клей, чтобы обойти одну из главных механических проблем древесины: волокнистость.

Это свойство определяется плотностью и расположением целлюлозных волокон, которые зависят не только от биологии конкретных деревьев, но и от условий их произрастания. Волокнистость различается не только у разных биологических видов, но и у конкретных деревьев. Из-за этого свойства древесина, как правило, прочна поперек волокон, но может легко раскалываться вдоль. Это полезно, если вы колете дрова, но, когда вы строите дом, делаете стул, скрипку, самолет, да что угодно из дерева, возникает серьезная конструкторская проблема. Чем тоньше деревянная деталь, тем сложнее ее изготовить. Как ни странно, решение – разрезать древесину на еще более тонкие куски, называемые шпоном.

Первыми делать шпон научились египтяне. Они укладывали его куски друг на друга, и волокна нового слоя оказывались перпендикулярны волокнам предыдущего. Так создавались куски древесины, у которых не было слабого направления: мы сегодня называем это фанерой. Для ее склеивания египтяне использовали клеи животного происхождения, и получалось в целом неплохо. Но, как вы сами видели, если вам приходилось когда-нибудь готовить с желатином, костный клей растворяется в горячей воде. Мебель, склеенная им, должна содержаться в полной сухости, иначе она развалится. Это очень серьезный недостаток; но в Египте и тогда было сухо, и в наши дни тоже, и жителей этой страны всё устраивало.

Как уже говорилось выше, иногда нужен клей, который не скрепляет детали намертво. Из истории мы знаем, что изготовители классических музыкальных инструментов, такие как Антонио Страдивари, величайший скрипичный мастер всех времен, при сборке своих инструментов использовали костный клей. Это, в принципе, позволяло ему в любой момент разъять любое соединение в корпусе скрипки, которое показалось ему неудачным, и довести изделие почти до совершенства. И сегодня при ремонте деревянных инструментов мастера расклеивают и разнимают нужные соединения при помощи пара. Под его действием связь между клеем и деревом ослабевает, а затем и исчезает – и дерево остается неповрежденным и чистым, что продлевает срок жизни инструмента и увеличивает его ценность. Вообще большинство из тех, кто занимается реставрацией мебели, пользуется клеями животного происхождения именно потому, что скрепленные ими детали можно легко разъединить при помощи тепла.