Марк Медовник - Из чего это сделано? Удивительные материалы, из которых построена современная цивилизация

Аэрогель – надежный термоизолятор: если подставить под него бунзеновскую горелку, цветок, лежащий сверху, останется свежим и благоуханным.

Двойное остекление хорошо защищает от холодов, потому что пустое пространство между рамами мешает теплопередаче. Представьте себе, что атомы стекла расположены подобно слушателям на рок-концерте – плотной пританцовывающей толпой. Чем громче музыка, тем энергичней танец, тем чаще люди сталкиваются друг с другом. То же происходит и со стеклом: по мере нагревания материала атомы двигаются все активней. Фактически температура материала – это степень энергичности, с которой движутся атомы. Однако пустое пространство между оконными рамами затрудняет передачу энергии от атомов одного стекла к атомам другого. Разумеется, процесс работает в обе стороны: двойные рамы сохраняют тепло внутри зданий на Крайнем Севере и, наоборот, не пускают тепло внутрь зданий в Дубае.

Двойное остекление весьма эффективно, но все же допускает утечку тепла. Всякому, кто живет в холодном или жарком климате, об этом красноречиво говорят счета за электричество. Можно ли с этим что-то сделать? Ну да, бывает еще тройное и даже четверное остекление, с дополнительным барьером из одного-двух стекол. Но у стекла высокая плотность, поэтому с каждой новой рамой окна становятся более тяжелыми, громоздкими и менее прозрачными. Другое дело – аэрогель. Его пористая структура эквивалентна миллиардам стекол и воздушных прослоек. И потому он превосходно изолирует тепло. Обнаружив это и другие замечательные свойства аэрогеля, Кистлер упомянул о них в последнем предложении своей статьи:

«Кроме того, что данные наблюдения представляют научную ценность, необычайно интересны также физические свойства новых материалов».

В самом деле, необычайно интересны. Кистлер открыл лучший в мире термоизолятор.

Научная общественность с восторгом встретила новое изобретение, но очень скоро об аэрогелях все забыли. В тридцатых годах прошлого века были дела поважнее, к тому же никто не знал наперед, что будет востребовано, а что – отброшено за ненадобностью спустя годы. В том же 1931 году, когда Кистлер объявил об изобретении аэрогелей, немецкий физик Эрнст Руска создал первый в мире электронный микроскоп. А журнал Nature опубликовал в одном номере с результатами Кистлера статью Уильяма Брэгга, материаловеда и лауреата Нобелевской премии, о находках в области дифракции электронов внутри кристаллов. Руска и Брэгг положили начало новому пониманию внутренней структуры материалов, придумав инструменты, с помощью которых можно было видеть и визуализировать ее. Появился новый тип микроскопа, принципиально иной, нежели изобретенный в XVII веке оптический. Глазам ученых открылся невиданный прежде сверхмалый мир. Вскоре материаловеды уже с интересом вглядывались в металлы, пластики, керамику и живые клетки, уясняя внутреннюю работу атомов и молекул. Это было увлекательное время. Мир материалов переживал бурное развитие, вскоре изобрели нейлон, алюминиевые сплавы, кремниевые микросхемы, стекловолокно и другие революционные новинки. Аэрогели затерялись на этом фоне, и о них никто не вспоминал.

Кроме одного человека – самого Кистлера. Он рассудил, что необычайная красота и исключительные термоизолирующие свойства каркасов желе непременно обеспечат им будущее. Хотя кварцевый аэрогель хрупкий и непрочный, как стекло, для своего мизерного веса он все же достаточно крепок, чтобы использовать его в промышленности. Итак, Кистлер запатентовал изобретение и продал лицензию на изготовление аэрогелей химической компании «Монсанто Корпорейшн». К 1948 году она уже выпускала продукт под названием «Сантогель» – кварцевый аэрогель в форме порошка.

Казалось, у «Сантогеля» блестящие перспективы – он мог бы стать лучшим в мире термоизолирующим материалом. Но, увы, он опередил свое время. Энергия дешевела и дешевела, а проблему глобального потепления тогда не принимали всерьез. Дорогой термоизолятор приносил компании одни убытки. Потерпев неудачу, в «Монсанто» нашли другое, весьма причудливое, применение новому продукту – в составе чернил и красок. Аэрогель рассеивал свет, оптически выравнивая окрашенную поверхность и придавая ей матовость. В конце концов его и вовсе разжаловали в загустители овечьих мазей от мушиных личинок и гели для напалмовых смесей. В 1960–70-х годах дешевые заменители отняли у аэрогеля и эту узкую нишу, в итоге «Монсанто» прекратила его производство. Кистлер умер в 1975 году, не дожив до того дня, когда его чудесный материал нашел свое место под солнцем.