Недавно по новостным лентам прокатилась волна сообщений, что сибирские ученые РАН создали новый вид пластика, пригодный для строительства судов и самолетов. Пиар этим сибирским ученым определенно удался, поскольку новость сообщили многие, как минимум пара десятков, новостные агентства. Но настораживало то, что в этих сообщениях не было никаких технических деталей. Вообще никаких, даже названия этого «нового вида пластика».
Это любопытный пример того, как не надо делать, и как плохо подготовленное и непродуманное сообщение вредит развитию науки и применению новейших научно-технических достижений.
Несложный поиск показал, что два научных учреждения, сделавших эту разработку, были Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН и Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН. Химики и физики решали частную задачу. Им надо было сделать вакуумные элементы для ускорителей, причем такие, которые были бы устойчивы в глубоком вакууме. Они остановились на сверхвысокомолекулярных полимерах, очень длинные молекулы которых не отрываются друг от друга в вакуууме. Наконец, они достигли того, чего хотели, и с помощью электронного пучка им удалось такой полимер создать. Полимер называется полиметилметакрилат, или в просторечии оргстекло. Отличие нового сорта оргстекла от промышленных образцов состоит в том, что новый сорт, во-первых, имеет очень длинные молекулы, что ведет к изменению его механических свойств, а также, во-вторых, в нем отсутствуют химические инициаторы полимеризации, так что новый сорт оргстекла еще и химически чистый.
Разработчикам удалось создать технологию полимеризации, которая позволяет получить большой лист оргстекла нового сорта, длиной до десятков метров, толщиной до 50 см. Иными словами, это может быть конструкционный материал, как указано в сообщении пресс-службы Института ядерной физики СО РАН, для строительства катеров, батискафов, кораблей, летательных аппаратов.
Бросятся ли конструкторы кораблей и самолетов за новым оргстеклом в Новосибирск? Не думаю. Неизвестно, какие механические свойства у нового материала. Например, предел прочности судостроительной стали составляет от 470 до 690 МПа, предел прочности алюминиевых сплавов — от 85 до 315 МПа. Предел прочности полиметилметакрилата — 75 МПа. Материал хороший, но не дотягивающий по прочности до алюминия и стали. Сверхвысокомолекулярные полимеры обычно намного прочнее, чем обычные. Например, предел прочности полиэтилена — 2,45 МПа, а сверхвысокомолекулярного полиэтилена — 21 МПа, то есть выше почти в десять раз. Если нечто подобное было достигнуто и для сверхвысокомолекулярного оргстекла, то да, получается материал, который может заинтересовать конструкторов самолетов и кораблей. При этом плотность алюминиевых сплавов составляет 2,3 граммов на куб. см, стали — 7,8 граммов на куб. см, а оргстекла — 1,19 граммов на куб. см. Если новый сорт оргстекла по прочности будет сопоставим с алюминиевыми сплавами, то он может открыть новую эру в самолетостроении, по крайней мере, для беспилотников. Сверхзвуковой самолет из оргстекла вряд ли получится построить, поскольку в полете он греется до 120-130 градусов, а на таких температурах оргстекло уже размягчается. Но вот дозвуковые самолеты и беспилотные аппараты — вполне себе. Самолет из такого оргстекла будет весить примерно вдвое меньше алюминиевого.
Иными словами, чтобы новый материал заинтересовал конструкторов разной техники, надо было провести обстоятельное изучение его механических и физических свойств, которые могут серьезно отличаться от обычных сортов оргстекла, и опубликовать сводную таблицу.
Правда, есть еще препятствия для применения этого материала. Во-первых, метилметакрилат — это вещество, ныне получаемое синтезом из изобутилена и пропилена, побочных продуктов получения этилена, то есть это газохимия и нефтехимия, то есть для Кузбасса, к примеру, не особо подходит, если только в Кузбассе не возьмутся за разработку угольного метана. Во-вторых, метилметакрилат является прекурсором для получения наркотиков, и потому его оборот контролируется. Оргстекла стало меньше. Если в 1991 году его производилось 43 тысячи тонн, то в 2015 году его было 19,3 тысячи тонн, в том числе 6 тысяч тонн импорта. Если высокомолекулярное оргстекло станет конструкционным материалом, то придется вводить законодательные послабления для производства и оборота метилметакрилата, а также делать крупные инвестиции и строить новые заводы по производству сырья и самого материала.
Потому, сначала нужно исследовать свойства нового материала и оценить его применимость, а потом потребуется политическое решение, что производству высокомолекулярного оргстекла — быть.
