X. 10. Рубиновые звезды и золотой шпиль

На старинных башнях московского Кремля день и ночь сверкают пять рубиново-красных пятиконечных звезд. Эти звезды неразрывно связаны с Москвой — столицей Советского Союза. Они являются как бы символом свободы и могущества великого советского социалистического государства.

Рубиновые звезды зажглись в 1937 году и являются выдающимся достижением техники.

Стекло играет немаловажную роль в этом сооружении. Звезды сделаны из яркокрасного рубинового стекла. Это рубиновое стекло получается путем введения в его состав не дорогого золота или капризной меди, а селена в комбинации с другими химическими соединениями. Его и называют селеновым рубином.

Селеновые рубиновые стекла обладают очень красивой, яркой окраской и имеют одно очень важное и интересное свойство. Меняя соотношение между количествами красителей, можно получать желтые, оранжевые, красные и совсем темно-красные стекла. Селеновые стекла много дешевле, чем золотые, а по красоте цвета не уступают золотым и значительно превосходят медные. Селеновые рубины узнали и научились варить совсем недавно, каких-нибудь три десятка лет назад, а сейчас они уже почти полностью вытеснили старые золотые и медные рубины.

Для того, чтобы звезды были красивого красного цвета не только ночью, но и днем, их сделали из светлокрасного стекла и положили на слой молочно-белого стекла.

Стекла вставлены в металлический каркас. Размер звезд в поперечнике достигает 3 — 4 метров. Внутри каждой звезды установлена лампа мощностью в 5000 ватт. Чтобы звезда светилась равномерно по всей поверхности, свет лампы направляется в каждый луч звезды системой стеклянных призм, подобных тем, которые применяются в маяках. А чтобы лампа и стекла не перегревались, снизу их обдувают специальные вентиляторы.

Таких красивых, постоянно действующих сооружений из стекла нет нигде в мире.

Нельзя не рассказать еще об одном интересном и новом опыте применения цветного стекла для оформления архитектурного сооружения.

В прежнее время некоторые здания венчались шпилями, сверкавшими, на солнце своей позолотой. Такими золочеными шпилями украшены здания Адмиралтейства и Петропавловской крепости в Ленинграде. Нелегко поддерживать в порядке эти шпили. Тонкий слой позолоты сходит довольно быстро, и шпиль тускнеет и темнеет. А производить золочение на месте очень сложно. Поэтому теперь золоченых шпилей не делают.

Но архитектура новых зданий иногда требует завершения острым, уходящим в небо шпилем. Из чего же можно сделать шпиль, более дешевый и прочный, чем золоченый, и не уступающий ему по красоте? Конечно, из стекла. Такой стеклянный золотой шпиль и увенчал высотное здание Дворца науки — Московского университета имени М. В. Ломоносова.

Красителей, окрашивающих стекло в золотой цвет, нет.

Каким же образом сделали золотой стеклянный шпиль?

Очень просто. Грани шпиля сделали из яркожелтых стекол, а их внутреннюю поверхность покрыли тонким слоем алюминия. Получилось золотое, сверкающее зеркало.

Глядя на шпиль университета снизу, никто и не догадается, что это не золото, а стекло.

Этот шпиль даже красивее золотого, потому что больше блестит. А жить этот шпиль будет много дольше, чем золотой. Ведь наружный слой стекла хорошо предохраняет зеркало от дождя и снега, и оно всегда будет оставаться блестящим.

Как видно, возиться с позолотой теперь совсем не нужно. Наверное, такой способ украшения зданий со временем будет широко использоваться.

Вот как высоко забрались цветные стекла и как они исправно служат на своих местах.

 

XI.1. ЧТО ТАКОЕ СТЕКЛО

Археологи делят всю историю человечества на несколько «веков»: каменный век, бронзовый, железный. Конечно, каждый такой век длится не сто лет, а гораздо больше, иногда много тысяч лет.

В каком веке живем мы сейчас? В железном, — почти все наши вещи либо сделаны из железа, либо созданы железными инструментами и машинами.

Не следует, однако, думать, что железный век будет продолжаться без конца. У железа появились уже соперники: более легкие металлы, пластмассы, стекло. С каждым годом они становятся всё нужнее. И возможно, что когда-нибудь они окажутся для техники важнее, чем даже железо.

Мы не знаем, как назовут этот новый век будущие ученые. Может быть, — веком легких металлов. Может быть, — веком пластмасс. А может быть, они назовут его — век стекла, стеклянный век.

Какие же преимущества таит в себе стекло, почему оно так ценно для нас? Чем отличается оно от всех иных веществ?

Стекло, как известно, делается из песка, извести и соды. Но само оно не похоже ни на известь, ни на соду, ни на песок.

Стекло прозрачно. Металл, камень, дерево, тысячи других веществ — все они непрозрачны для видимого света.

Стекло легко окрасить в любой цвет. И для этого совсем не нужно покрывать его краской. Надо просто в шихту добавить, например, щепотку кобальта, или селена, или окиси меди. Мы получим по желанию синее стекло, красное, зеленое.

А металл не заставишь изменить его цвет. Медь всегда красная, золото — желтоватое. Никто еще не видел зеленой стали или красного серебра.

Стекло почти не меняется от времени. Железо от времени ржавеет, дерево загнивает, камень превращается в пыль.

Можно было бы продолжить перечисление особенностей стекла. Но и того, что сказано, достаточно. Каждый согласится: стекло действительно не походит ни на что другое.

Стекло так твердо, так крепко, что его нельзя поцарапать ни иглой, ни ножом, ни пилой. Его можно разрезать только алмазом или резцом из сверхтвердой стали.

Благодаря своей твердости стекло навек удерживает любую форму, какую ему придадут.

Все, наверное, видели флаконы с «притертой» стеклянной пробкой. В таких флаконах хранят духи. Пробка, войдя в горлышко флакона, точно прилипает к нему.

В чем секрет такой пробки?

В том, что она по своему размеру и по форме совершенно точно пригнана к горлышку. А так как стекло очень твердо, то можно хоть тысячу раз поворачивать пробку, — она не сотрется, не станет меньше.

Пригнать пробку к горлышку флакона не так уж трудно, а вот пригнать друг к другу большие, метровые куски стекла несравненно труднее, — малейшая неточность испортит всё дело.

Понятно, какое удивление и восхищение вызывал на всемирной выставке в Нью-Йорке выставленный в Советском павильоне огромный — высотою в 3 метра — фонтан, сделанный целиком из хрусталя.

Все части этого величайшего хрустального сооружения были совершенно точно пригнаны друг к другу.

Этот хрустальный фонтан сделали рабочие завода «Красный гигант».

Стекло не только твердо; оно к тому же не горит, не боится едких кислот, и в нем не могут появиться микробы.

В наше время из стекла делают трубы и насосы для перекачки кислот.

Делают также стеклянные зубы, — они прочнее и гораздо дешевле фарфоровых.

На опытной ферме заболела однажды породистая корова. Ей сделали операцию: вырезали опухоль и большой кусок мяса. А вместо вырезанного куска вставили в бок стекло. Стекло «прижилось», корова привыкла к нему. Через стекло можно было видеть, что происходит в теле коровы.

Возможно, что в скором времени в физиологических лабораториях будут делать подобные операции для того, чтобы через «окошко» наблюдать за работой внутренних органов.

Стекло плохо проводит тепло. И это счастье для нас. Если бы стекло проводило теплоту, как медь или железо, комнату зимой невозможно было бы натопить: тепло сразу же уходило бы через оконные стекла.

Есть у стекла еще одна особенность, о которой обычно забывают: оно дает приятный музыкальный звук. В разное время были сделаны: стеклянные колокольчики, трубы, ксилофон, барабан, стеклянный орган и даже скрипка. Все эти инструменты испытывались не только в лабораториях, но и на концертах. Они оказались удачными.

Но самое важное свойство стекла — это его необычайная вязкость.

Горячее стекло можно тянуть, крутить, придавать ему любые, самые причудливые формы — оно не рвется.

На этом и основано искусство стеклоделов.

Стекло можно прессовать и отливать в формы, как чугун; его можно раскатывать валиком, как тесто; лепить из него, как из глины; выдувать из него пузыри, как из мыльной пены; тянуть лентой или нитью, как мед; шлифовать и полировать его, как мрамор; сверлить и обтачивать его, как дерево или сталь.

Нет на свете другого материала, который можно было бы обрабатывать столь разными способами. Именно потому, что стекло так вязко, из него можно делать статуэтки любой, самой причудливой формы с тончайшими деталями.

Ни из мрамора, ни из глины, ни из бронзы нельзя сделать, например, изображение самой обыкновенной мухи, передать ее тончайшее строение. А из стекла можно. Теперь вы видите, что стекло действительно обладает необыкновенными свойствами. Необыкновенные свойства стекла объясняются особенностями его строения. Это ясно.

Но как всё-таки построено стекло?

Изучением строения стекла занимались и великие русские ученые — М. В. Ломоносов и Д. И. Менделеев, — и советские академики — А. А. Лебедев и И. В. Гребенщиков, — и многие ученые за границей. Однако до сих пор эта задача еще не решена.

По внешнему виду стекло похоже на лед, только более прозрачно и твердо и не тает на воздухе. Так же, как лед был до замерзания жидкостью — водой, так и стекло во время варки было жидким расплавом. Но, затвердевая, вода образует кристаллы. Рассматривая зимой изморозь на окнах через простую лупу, можно видеть, что лед состоит из кристаллов. А в стекле таких кристаллов, которые можно было бы увидеть с помощью даже самого мощного электронного микроскопа, нет. Стекло – это переохлажденная (очень густая) жидкость.

Стекло застыло, загустилось раньше, чем могли образоваться кристаллы.

Однако стоит только немного изменить состав стекла, убавить одних веществ или прибавить других, и стекло закристаллизуется точно так же, как вода или расплавы солей и металлов. Про такое стекло говорят, что оно «зарухло». Но даже в обычных стеклах, которые совсем не склонны зарухать, могут при благоприятных условиях образоваться кристаллы. Для этого надо стекло выдержать длительное время при температуре, при которой оно начинает размягчаться, но еще не становится совсем жидким.

Еще очень много надо работать, чтобы проникнуть в тайны природы стекла. Сейчас мы много уже знаем о стекле; мы варим его теперь не наугад, не вслепую.

В этом разделе было сказано, что стекло варится из смеси извести, соды и песка. Но из этой смеси получается только самое простое, обыкновенное стекло, например оконное или бутылочное.

В тех случаях, когда стекло должно обладать какими-либо специальными свойствами, к этой смеси прибавляют различные другие вещества. Одно только оптическое стекло имеет более сотни различных сортов.

Химика-стеклодела можно сравнить с пианистом. Перед пианистом черные и белые клавиши. Нажимая их в той или иной последовательности, в том или ином сочетании, пианист может сыграть любое музыкальное произведение.

Перед химиком-стеклоделом не клавиши, а больше сотни различных веществ. Соединяя их в той или иной пропорции, составляя всё новые и новые смеси, химик может сварить любое стекло.

Количество возможных сочетаний бесконечно. Из них испробованы далеко не все.

Только сейчас ученые начинают постигать сложные химические и физические законы, управляющие этими сочетаниями, законы, от которых зависят качества и свойства стекла.

В предыдущих главах мы рассказали о стеклянной посуде, о бутылках, о том, как делают оконное, зеркальное оптическое и цветное стекло. Но за последние десятилетия появились новые отрасли стеклоделия, о которых не знали прежде, родилось новое, совсем особенное стекло.

В этой главе мы должны еще познакомиться со стеклом, которое не боится ни жара ни холода, с жидким стеклом, которое наливают в бочки, со стеклянными кирпичами, из которых строят дома, с голубой оптикой и со стеклянными тканями, из которых можно шить платья.

XI.2. ПРОЧНО, КАК СТЕКЛО

Всем известна русская пословица: «Нет худа без добра». Это, конечно, верно! А вот о стекле можно сказать наоборот - «Нет добра без худа».

Действительно, такой прекрасный, универсальный материал, как стекло, имеет в то же время очень неприятное качество — хрупкость.

Стекло легко бьется. Даже не очень сильный удар заставляет его разлетаться вдребезги, с образованием острых, режущих осколков.

Что, если бы стекло при всех своих положительных качествах обладало еще и прочностью?

Насколько безопаснее для людей стало бы обращение с таким стеклом, насколько повысилась бы его ценность, например для остекления скоростного транспорта.

Долго старались люди придумать стекло, которое не билось бы или уж если разбилось, то без ранящих осколков. И, наконец, первый шаг в этом направлении был сделан.

Как это произошло?

В 1903 году в маленьком кабинете французского химика Эдуарда Бенедиктуса шла очередная уборка. Метелка из перьев старательно сметала пыль с множества склянок и бутылочек, которыми были заполнены полки.

Вдруг одна из склянок упала с самой верхней полки на пол и, к удивлению ученого, не разбилась.

Это была самая обыкновенная колба с очень тонкими стенками. Правда, ее стенки оказались после падения покрытыми целой сетью трещин. И тем не менее она не рассыпалась на кусочки. Даже вода, налитая внутрь, не просачивалась наружу.

Лишь после внимательного осмотра колбы Бенедиктус понял, в чем дело: осколки стекла держались на какой-то тонкой, прозрачной пленке. Оказывается, в склянке хранился когда-то раствор нитроцеллулозы, он давно испарился, но на стекле осталась гибкая, клейкая пленка; она, подобно тончайшей кожице, пристала к колбе и предохранила ее от разрушения.

Это был очень интересный случай, и о нем не следовало забывать. Вот почему на колбочке появилась наклейка: «В ноябре 1903 года эта колба упала с высоты трех с половиной метров и была поднята в том состоянии, в каком она находится сейчас.»

Годы шли, Бенедиктус занимался своей работой и о занятном случае с колбочкой совсем забыл.

Но вот однажды, читая газету, он наткнулся на описание автомобильной катастрофы. Машина налетела на телеграфный столб и свалилась в канаву. Из трех пассажиров один был убит, двое тяжело ранены осколками разлетевшихся вдребезги автомобильных стекол. Особенно много порезов получил шофер; острые, как кинжалы, осколки стекла изрешетили ему лицо и руки.

В статье было сказано, что две трети всех несчастных случаев с пассажирами происходят из-за того, что стекла машины разбиваются вдребезги.

Нельзя ли вставлять в автомобильные окна такие стекла, которые не давали бы осколков?

Статья заставила Бенедиктуса призадуматься. Стекло, не дающее осколков? Нечто подобное он читал или даже где-то видел... Еще маленькое усилие мысли, и память ему подсказала: а разбитая колба, упавшая с полки и оставшаяся целой, — ведь она именно не дала осколков.

Несколько минут лихорадочных поисков в пыльном углу, и вот колба уже в руках. Совершенно верно, даже указана дата: «Ноябрь 1903 г.». Вот почти готовое решение вопроса.

Стоит только между двумя листами обыкновенного стекла укрепить слой прозрачного целлулоида, и получится «пакет» безопасного, безосколочного стекла. Если даже стекло будет разбито на тысячу кусков, все они останутся на месте, приклеенные к слою целлулоида.

Бенедиктус взялся за работу. Задача оказалась гораздо труднее, чем он думал. Всё же у него хватило настойчивости. Через два года трудности были преодолены, создан новый вид безопасного стекла, названный «триплексом».

Разбить вдребезги триплекс невозможно.

Автомобиль при катастрофе может быть смят, кузов его исковеркан, но стекло, хотя и покроется сетью трещин, всё же не разлетится.

Это стекло очень пригодилось на войне.

Если составить пакет не из двух, а из пяти слоев: трех слоев стекла и двух целлулоида, то получится столь крепкий триплекс, что его не пробить пулей.

Пуля может пробить первые два слоя, может расколоть еще третий слой, но пробить остальные два слоя у нее силы уже не хватает.

Такие стекла вставляют в смотровые щели танков.

В СССР был разработан автоклавный способ изготовления триплекса.

Подготовленные заранее пакеты из стеклянных листов с целлулоидными прокладками закладывают в герметично закрывающиеся резиновые мешки, из которых затем выкачивается воздух. Благодаря разрежению в мешке наружное давление плотно сжимает листы. Мешки помещают в автоклав — аппарат, в котором создается повышенное давление. 10 минут при 15 атмосферах достаточно, чтобы получить доброкачественное трехслойное стекло.

Всё же целлулоидная прокладка не очень хороша, — она довольно быстро желтеет и стекло мутнеет. Нашли более стойкие вещества для прокладок, но их применение удорожило процесс.

Для недорогих автомобилей нужно было найти безопасное стекло подешевле.

Тогда вспомнили о закалке. Ведь сталь можно закалить, сделать ее таким способом особо твердой. Нельзя ли закалить и стекло?

Берут лист стекла, сильно разогревают его и затем быстро остужают.

Что произойдет при этом?

Наружные его слои сразу остынут и сильно сожмутся. Они, точно тугая резина, охватят внутренний слой стекла, который будет остывать гораздо медленнее.

Стеклянный лист окажется как бы одетым в невидимую броню, придающую ему необычайную прочность.

Сталинит — так называют у нас закаленное стекло — упруг, как стальная пружина.

Его можно скрутить, и после этого он сам расправится.

На лист сталинита с высоты в 1 метр бросили чугунный шар весом в килограмм. Шар отскочил от стекла, как от каменной плиты.

А ведь этот же шар разбил бы вдребезги десять листов обыкновенного стекла, положенных один на другой.

Лист закаленного стекла кладут концами на два стула, а на середину его становятся два человека. Стекло прогибается, как тетива лука, но всё же держится.

К толстому листу такого стекла подвесили однажды целый грузовик, да еще посадили в грузовик человека. Мощный подъемный кран поднял этот необычайный груз, — стекло не треснуло.

«Хрупко, как стекло», — это вошло в поговорку. Но поговорка явно устарела. Теперь следует говорить: прочно, как стекло.

Было бы заманчиво приготовить стаканы и графины из закаленного стекла. Такой стакан, если упадет на пол, только зазвенит и подпрыгнет, но не разобьется.

Закалить стакан или графин гораздо труднее, чем простой лист стекла. Всё же некоторым стеклоделам это удавалось.