Қарт Чжан бүкіл мансабын Аэроғарыш материалдары институтында өткізді. Зейнетке шықпас бұрын оның сүйікті ісі шәкірттерін материалдарды анықтау үшін қоймаға апару болды. Ол қарапайым ақ пластик шелекті бұрап шығарып, сынама қасықпен бір қасық ұсақ, кілегейлі ақ ұнтақты алып, шамның астына ақырын лақтырды. Шаң жарық сәулесіне баяу қонып, ақырын жарқырады. «Бұл ақ ұнтақты бағаламаңдар», - деп қарт Чжан әрқашан көзін қысып айтатын. «Біз құрастыратын ұшақтар мен зымырандардың аспандағы ауа райына төтеп бере алатындығы кейде осы «ұнның» мүмкіндіктеріне байланысты».
Ол айтқан «ақ ұнтақ» болдыглинозем ұнтағыБұл қарапайым естіледі – ол тек бокситтен тазартылған емес пе? Бірақ аэроғарыш саласында қолданылатын алюминий оксиді ұнтағы қарапайым өнеркәсіптік алюминий оксидінен мүлдем өзгеше. Оның тазалығы ондық нүктеден кейін шамамен төрт тоғызға тең; оның бөлшектерінің мөлшері нанометрлер мен микрометрлермен өлшенеді; оның морфологиясы – шарлар, үлпектер немесе инелер – бәрі мұқият қарастырылады. Лао Чжанның сөзімен айтқанда, «Бұл ұлттың ауыр техникасы үшін «кальциймен толықтыратын» тамаша тағам».
Бұл заттың аэроғарыш саласында не істей алатынына келетін болсақ, сансыз қолданыстар бар. Ең «қатал» нәрседен бастайық - ұшаққа «сауыт» беру. Аспанда ұшатын кез келген нәрсенің, азаматтық ұшақ немесе әскери жойғыш ұшақ болсын, ең үлкен қорқынышы неде? Өте жоғары температура және тозу. Қозғалтқыш турбинасының қалақтары мыңдаған градус Цельсийде шығатын газдарда жоғары жылдамдықпен айналады; қарапайым металдар бұрыннан жұмсарып, еритін еді. Не істеу керек? Инженерлер тамаша шешім тапты: қалақ бетін арнайы керамикалық жабынмен жабу. Бұл жабынның негізгі құрылымдық материалы көбінесе алюминий оксиді ұнтағы болып табылады.
Неліктен оны таңдау керек? Біріншіден, ол ыстыққа төзімді, балқу температурасы 2000 градус Цельсийден асады, бұл оны керемет «жылу оқшаулағыш костюм» етеді. Екіншіден, ол қатты және тозуға төзімді, қалақтарды жоғары жылдамдықты ауа ағынындағы шаң бөлшектерінің эрозиясынан қорғайды. Одан да жақсысы, алюминий оксиді ұнтағының бөлшектерінің өлшемін реттеу және басқа элементтерді қосу арқылы кеуектілікті, беріктік пен жабынның металл негізіне адгезияны басқаруға болады. Ардагер шеберхана жұмысшысы әзілдеп айтқандай: «Бұл турбина қалақтарына жоғары сапалы керамикалық күннен қорғайтын крем қабатын жағу сияқты - ол күннен қорғайды және сызаттарға төзімді». Бұл «күннен қорғайтын крем» қаншалықты маңызды? Ол турбина қалақтарының жоғары температурада жұмыс істеуіне мүмкіндік береді, және қозғалтқыш температурасы әрбір ондаған градус сайын артады, тарту күші айтарлықтай артады, ал отын шығыны азаяды. Ондаған мың шақырымға ұшатын ұшақтар үшін отын үнемдеу және өнімділіктің жақсаруы астрономиялық. Егер термиялық тосқауыл жабыны «сыртқы қолдану» болса, онда композиттік материалдардағы алюминий оксиді ұнтағының рөлі «ішкі қосымша» болып табылады.
Қазіргі заманғы ұшақтар, спутниктер және зымырандар салмақты азайту үшін композиттік материалдарды кеңінен пайдаланады. Дегенмен, бұл шайыр негізіндегі композиттердің әлсіздігі бар - олар тозуға төзімді емес, жоғары температураға сезімтал және жеткілікті қаттылыққа ие емес. Ақылды материалдар ғалымдары алюминий оксиді ұнтағын, әсіресе нано өлшемді материалдарды енгізді.глинозем ұнтағы, шайырға біркелкі енеді, қамыр илеу сияқты. Бұл қосылыстың керемет әсерлері бар: материалдың қаттылығы, тозуға төзімділігі, ыстыққа төзімділігі және тіпті өлшемдік тұрақтылығы күрт жақсарады.
Мысалы, ұшақ салонының едендері, кейбір ішкі компоненттері және тіпті кейбір жүк көтермейтін құрылымдық бөлшектері осы алюминий оксидімен күшейтілген композиттік материалды пайдаланады. Бұл оларды тек жеңіл және берік етіп қана қоймай, сонымен қатар тиімді түрде баяулатады, қауіпсіздікті айтарлықтай жақсартады. Жер серіктеріндегі экстремалды температуралық циклдер кезінде минималды өлшемдік өзгерісті қажет ететін дәлдіктегі аспап тіректері де осы материалға байланысты. Бұл қаңқаны икемді пластикке «енгізу» сияқты, оған беріктік пен икемділік береді.
Глинозем ұнтағының аэроғарыш саласында маңызды «жасырын шеберлігі» бар - ол тамаша жылу оқшаулағышы және абляцияға төзімді материал.
Ғарыш кемесі атмосфераға ғарыштан қайта енгенде, бұл мыңдаған градустық плазмалық пешке құлағандай болады. Қайта енетін капсуланың сыртқы қабығында «өзін үлкен игілік үшін құрбан ететін» ыстыққа төзімді қабат болуы керек. Глинозем ұнтағы көптеген ыстыққа төзімді материалдарды жасауда маңызды рөл атқарады. Басқа материалдармен біріктірілгенде, ол бетінде қатты, кеуекті және жоғары оқшаулағыш керамикалық қабат түзеді. Бұл қабат жоғары температурада баяу сіңіп, жылуды алып кетеді және кабинаның температурасын ғарышкерлердің өз тұтынуы арқылы өмір сүру шегінде сақтайды. «Қайта қонатын капсуланың сәтті қонғанын және ыстыққа төзімді материалдың сыртқы қабаты қара түске боялғанын көрген сайын, біз бірнеше рет жетілдірген алюминий оксидіне негізделген формулалар туралы ойлаймын», - деді ыстыққа төзімді материалдарға жауапты аға инженер. «Ол жанып кетті, бірақ оның миссиясы мінсіз орындалды».
Осы «алдыңғы деңгейдегі» күрделі қолданбалардан басқа,глинозем ұнтағы«көрініс артында» да өте маңызды. Мысалы, ұшақтар мен зымырандарға арналған дәлдіктегі компоненттерді өндіруде көптеген жоғары беріктіктегі қорытпаларды күйдіру қажет. Күйдіру кезінде ұнтақ металлургиясының бөлшектерін жоғары температуралы пеште арнайы «плиткаларды» немесе «күйдіру пластиналарын» пайдаланып бекіту қажет. Бұл пластиналар ыстыққа төзімді, деформацияланбайтын және өнімге жабыспайтын болуы керек. Жоғары тазалықтағы алюминий оксиді керамикасынан жасалған күйдіру пластиналары тамаша таңдау болып табылады. Сонымен қатар, кейбір аса дәлдіктегі бөлшектерді тегістеу және жылтырату процестерінде өте жоғары тазалықтағы алюминий оксиді микроұнтағы қауіпсіз және тиімді жылтырату құралы болып табылады.
Әрине, мұндай құнды материалды абайсыз пайдалануға болмайды. Тазалығы жеткілікті ме? Бөлшектердің мөлшерінің таралуы біркелкі ме? Агломерация бар ма? Дисперстілігі жақсы ма? Әрбір көрсеткіш соңғы өнімнің өнімділігіне әсер етеді. Аэроғарыш саласында тіпті ең кішкентай қателік те апатты салдарға әкелуі мүмкін. Сондықтан, шикізатты таңдаудан және өңдеуді өзгертуден бастап қолдану әдістеріне дейін әрбір қадам қатаң, дерлік талапшыл бақылау стандарттарына бағынады.
Заманауи ұшақ құрастыру зауытында тұрып, шамдардың астында суықтай жарқырап тұрған жетілдірілген фюзеляжға қарап, аспанда қалықтап жүрген бұл күрделі жүйенің әрқайсысы өз рөлін толық атқаратын алюминий оксиді ұнтағы сияқты сансыз қарапайым материалдардың нәтижесі екенін түсінесіз. Ол негізгі қаңқаны құрамайды, бірақ құрылымды нығайтады; үлкен қуат бермейді, бірақ қозғалтқыш жүйесінің өзегін қорғайды; бағытты тікелей анықтамайды, бірақ ұшу қауіпсіздігін қамтамасыз етеді.
Жоғары температураға төзімді жабындардан бастап күшейтілген композиттік материалдарға дейін, тіпті өзін-өзі құрбан ететін ыстыққа төзімді қабаттарға дейін, қолдануглинозем ұнтағыаэроғарыш саласында жеңілірек, берік және экстремалды орталарға төзімдірек болу бағытында үздіксіз тереңдеуде. Болашақта тазалығы жоғары және ерекше морфологиясы бар алюминий оксиді материалдарының (мысалы, наносымдар мен наноқұрылғылар) дамуымен ол жылуды басқаруда, электронды құрылғылардың жылуын таратуда және тіпті ғарышта өндіріс орнында күтпеген рөл атқаруы мүмкін.
Бұл ақ ұнтақ, үнсіз және тұрақты, адамзаттың аспанды зерттеуін қолдайтын орасан зор энергияны қамтиды. Бұл бізге жұлдыздарға сапар шегуде бізге тек үлкен көріністер мен толқынды күш қана емес, сонымен қатар негізгі материалдардың өнімділігін барынша арттыратын осы үнсіз және берік «көрінбейтін қанаттар» да қажет екенін еске салады. Келесі жолы сіз төбеңізде ұшып бара жатқан ұшаққа қараған кезде немесе зымыранның ұшырылуының керемет көрінісін көргенде, болат пен композиттік материалдардан жасалған корпустың ішінде әрбір ұшудың қауіпсіздігі мен сапасын үнсіз қорғайтын осындай «ақ рух» бар екенін есте сақтауыңыз мүмкін.