Льюис Дартнелл - Цивилизация с нуля. Что нужно знать и уметь, чтобы выжить после всемирной катастрофы

Поскольку обуздать и запрячь молнию вам не удастся, производя стекло, придется понизить температуру плавления кремнезема до той, которая достижима в печах, для чего используется подходящий флюс. Отличным флюсом послужит поташ или кальцинированная сода, но, как мы увидим в главе 11, вторую, если применить некоторые химические знания, гораздо легче производить в промышленных объемах. Поэтому без малого все выпускаемое сегодня стекло для окон и бутылок — натриево-кальциевое, раствор кальцинированной соды и известняка в песке, застывающий при обычных температурах.

Керамический тигель из огнеупорной глины заполняют крупинками кремнезема и кристаллами соды. В горячей печи карбонат натрия разлагается (выделяя углекислый газ) и растворяется в кремнеземе, понижая температуру его плавления настолько, чтобы в печи можно было получить стекло. Выделившийся углекислый газ в соединении с кислородом и азотом, который в исходной смеси связан, насыщает расплав пузырями, пенит его. Поэтому температура в печи должна быть достаточно высокой, чтобы расплав долго оставался жидким, и тигель нужно выдержать в огне, пока все пузырьки не выйдут и стекло не станет чистым. Однако стекло, изготовленное из кремнезема и флюса, растворяется в воде, что резко ограничивает его применение. Выход — досыпать в тигель еще один ингредиент, который сделает стекло нерастворимым: с этой задачей хорошо справляется оксид кальция — негашеная известь, с которой мы встречались в прошлой главе.

Кремнезем, основной компонент стекла, составляет более 40 % земной коры и мантии; это, безусловно, самое распространенное соединение в составе земных камней и скал. Но он часто пребывает в смеси с другими элементами (в том числе с металлами: в основном из кремнезема состоит шлак, выбрасываемый после плавки), а чтобы стекло вышло светлым и прозрачным, кремнезем должен быть как можно чище. Например, бурый оттенок, присущий большинству видов песка, объясняется присутствием оксидов железа, и готовое стекло они окрасят в зеленый цвет — что хорошо для винных бутылок, но не в оконном стекле или линзах телескопа. Наилучшим сырьем для прозрачного стекла послужит яркий белый песок или другой беспримесный кремнезем, например куски белого кварца, употребляемые для изготовления знаменитого венецианского «хрустального» стекла, или извлекаемая из мела кремневая галька, прекурсор английского «свинцового хрусталя» (то и другое, строго говоря, неверные названия, потому что атомы любого стекла перемешаны в полном беспорядке, без всякой кристаллической решетки).

Разумеется, немало стекла останется от прежней цивилизации. Уцелевшие стеклянные изделия можно использовать, битое стекло — вымыть и переплавить. Стекло — один из самых легкоутилизируемых материалов. Оно хорошо плавится в печи и принимает новую форму, и этот цикл можно повторять бесконечно без всякого износа материала (в отличие, например, от пластика). Но технология производства нового стекла понадобится для восстановления цивилизации в дальнейшем или если вы окажетесь на необитаемом острове. Строго говоря, тропические пляжи — идеальное место для сбора трех ингредиентов, необходимых для безупречного стекла: белоснежного песка без железных примесей, водорослей для получения кальцинированной соды и ракушек или кораллов для выжига извести.

Кремниевый расплав можно прямо из тигля лить в формы. Но есть гораздо более полезная технология, основанная на одном из удивительных свойств стекла. Дело в том, что вязкость стекла (или его текучесть) значительно варьирует в зависимости от температуры и потому с ним можно работать, когда оно пластично, но не слишком текуче — в этом состоянии его можно дуть. Набрав ком стекла на конец керамической или длинной металлической трубки, его можно надуть воздухом, придав нужную форму вращением в воздухе либо при помощи матрицы.

В наше время жизнь немыслима без окон, освещающих наши жилища и офисные небоскребы, впускающих поток света в наши искусственные пещеры, но в то же время не впускающих туда стихии. Первыми, примерно в I в., стеклить окна стали римляне, используя небольшие кусочки литого стекла, а китайцы еще в конце I тыс. затягивали окна бумагой, пропитанной для прозрачности маслом. Столетие за столетием оконное стекло выдували и расплющивали вращением: заметные ямки в центре стекол старых сельских домов и пабов — это следы трубки стеклодува. В наше время огромные и безупречно ровные стеклянные панели делают, выливая стекло в ванну с расплавом олова, где оно растекается по поверхности ровным слоем. Но в ходе возрождения цивилизации после конца света стекло найдет целый ряд других важнейших применений.