Стары Чжан усю сваю кар'еру правёў у Інстытуце аэракасмічных матэрыялаў. Перад выхадам на пенсію яго любімым заняткам было вадзіць сваіх вучняў на склад, каб яны вызначылі матэрыялы. Ён адкруціў непрыкметнае белае пластыкавае вядро, набраў лыжкай дробнага, крэмава-белага парашка і акуратна падкінуў яго пад святло. Пыл павольна асядаў у промені святла, мякка пабліскваючы. «Не недаацэньвайце гэты белы парашок», — заўсёды казаў стары Чжан, прыжмурыўшы вочы. «Ці змогуць самалёты і ракеты, якія мы будуем, вытрымаць нябёсы, часам залежыць ад магчымасцей гэтай «мукі»».
«Белы парашок», пра які ён казаў, быўпарашок аксіду алюмініюГучыць звычайна — хіба ж гэта не проста вычышчаны баксіт? Але парашок аксіду алюмінію, які выкарыстоўваецца ў аэракасмічнай прамысловасці, цалкам адрозніваецца ад звычайнага аксіду алюмінію прамысловага класа. Яго чысціня амаль чатыры дзевяці пасля коскі; памер часціц вымяраецца ў нанаметрах і мікраметрах; яго марфалогія — сферы, шматкі ці іголкі — старанна ўлічваецца. Па словах Лао Чжана: «Гэта выдатная ежа, якая «дапаўняе кальцый» для цяжкай тэхнікі краіны».
Што да таго, што гэты матэрыял можа рабіць у аэракасмічнай галіне, то існуе безліч прымяненняў. Пачнем з самага «хардкорнага» — надання самалётам «брані». Чаго найбольш баяцца ўсё, што ляціць у небе, няхай гэта будзе грамадзянскі авіялайнер ці ваенны знішчальнік? Экстрэмальна высокія тэмпературы і знос. Лапаткі турбін рухавіка круцяцца з высокай хуткасцю ў выхлапных газах пры тэмпературы тысяч градусаў Цэльсія; звычайныя металы даўно б размякчылі і расплавіліся. Што рабіць? Інжынеры прыдумалі геніяльнае рашэнне: пакрыць паверхню лапаткі спецыяльным керамічным пакрыццём. Асноўным канструкцыйным матэрыялам гэтага пакрыцця часта з'яўляецца парашок аксіду алюмінію.
Чаму варта абраць менавіта яго? Па-першае, ён цеплаўстойлівы, з тэмпературай плаўлення больш за 2000 градусаў Цэльсія, што робіць яго выдатным «цеплаізаляцыйным касцюмам». Па-другое, ён цвёрды і зносаўстойлівы, абараняючы лопасці ад эрозіі часціц пылу ў хуткасным патоку паветра. Яшчэ лепш тое, што, рэгулюючы памер часціц парашка аксіду алюмінію і дадаючы іншыя элементы, можна кантраляваць парыстасць, трываласць і адгезію пакрыцця да металічнай асновы. Як жартам сказаў адзін вопытны рабочы на майстэрні: «Гэта як нанесці пласт высакаякаснага керамічнага сонцаахоўнага крэму на лопасці турбіны — ён адначасова абараняе ад сонца і ўстойлівы да драпін». Наколькі важны гэты «сонцаахоўны крэм»? Ён дазваляе лопатам турбіны працаваць пры больш высокіх тэмпературах, і на кожныя дзесяткі градусаў павышэння тэмпературы рухавіка цяга значна павялічваецца, а расход паліва памяншаецца. Для самалётаў, якія пралятаюць дзесяткі тысяч кіламетраў, эканомія паліва і паляпшэнне прадукцыйнасці астранамічныя. Калі цеплаахоўнае пакрыццё — гэта «знешняе нанясенне», то роля парашка аксіду алюмінію ў кампазітных матэрыялах — гэта «ўнутранае дадатак».
Сучасныя самалёты, спадарожнікі і ракеты шырока выкарыстоўваюць кампазітныя матэрыялы для зніжэння вагі. Аднак гэтыя кампазіты на аснове смалы маюць недахопы — яны не зносаўстойлівыя, успрымальныя да высокіх тэмператур і не маюць дастатковай цвёрдасці. Разумныя навукоўцы-матэрыялісты ўключылі парашок аксіду алюмінію, асабліва нанапамернага памеру.парашок аксіду алюмініюраўнамерна ўбіраецца ў смалу, як пры замешванні цеста. Гэта даданне мае выдатны эфект: цвёрдасць матэрыялу, зносаўстойлівасць, цеплаўстойлівасць і нават стабільнасць памераў значна паляпшаюцца.
Напрыклад, падлогі салонаў самалётаў, некаторыя кампаненты інтэр'еру і нават некаторыя неапорныя канструкцыйныя дэталі выкарыстоўваюць гэты кампазітны матэрыял, узмоцнены аксідам алюмінію. Гэта не толькі робіць іх лягчэйшымі і трывалымі, але і эфектыўна запавольвае нагрэў, значна павышаючы бяспеку. Апоры дакладных прыбораў на спадарожніках, якія патрабуюць мінімальных змен памераў пры экстрэмальных тэмпературных цыклах, таксама шмат у чым абавязаны гэтаму матэрыялу. Гэта як «ўпырск» каркаса ў гнуткі пластык, што надае яму і трываласць, і гнуткасць.
Парашок аксіду алюмінію таксама мае «схаваны навык», які мае вырашальнае значэнне ў аэракасмічнай галіне — гэта выдатны цеплаізаляцыйны і абляцыйна-ўстойлівы матэрыял.
Калі касмічны карабель вяртаецца ў атмасферу з космасу, гэта падобна на падзенне ў плазменную печ з тэмпературай тысячы градусаў. Знешняя абалонка вяртальнай капсулы павінна мець цеплаўстойлівы пласт, які «ахвяруе сабой дзеля агульнага дабра». Парашок аксіду алюмінію адыгрывае жыццёва важную ролю ў распрацоўцы многіх цеплаўстойлівых матэрыялаў. У спалучэнні з іншымі матэрыяламі ён утварае цвёрды, сітаваты і добра ізалявальны керамічны пласт на паверхні. Гэты пласт павольна абляецца пры высокіх тэмпературах, адводзячы цяпло і падтрымліваючы тэмпературу ў кабіне ў межах выжывання для касманаўтаў за кошт уласнага спажывання. «Кожны раз, калі я бачу, як вяртальная капсула паспяхова прызямляецца, а вонкавы пласт цеплаўстойлівага матэрыялу абвуглены чорным, я думаю пра тыя формулы на аснове аксіду алюмінію, якія мы неаднаразова ўдасканальвалі», — заўважыў старшы інжынер, адказны за цеплаўстойлівыя матэрыялы. «Ён згарэў, але яго місія была выдатна выканана».
Акрамя гэтых хардкорных прыкладанняў «на пярэдняй сцэне»,парашок аксіду алюмініюгэтак жа незаменны «за кадрам». Напрыклад, пры вытворчасці дакладных кампанентаў для самалётаў і ракет многія высокатрывалыя сплавы павінны быць спяканыя. Падчас спякання дэталі парашковай металургіі павінны падтрымлівацца ў высокатэмпературнай печы з дапамогай спецыяльных «пракладак» або «абпалювальных пласцін». Гэтыя пласціны павінны быць цеплаўстойлівымі, недэфармаванымі і не прыліпаць да вырабу. Абпалювальныя пласціны, вырабленыя з высакаякаснай керамікі на аснове аксіду алюмінію, становяцца ідэальным выбарам. Акрамя таго, у працэсах шліфоўкі і паліроўкі некаторых ультрадакладных дэталяў мікрапарашок аксіду алюмінію надзвычай высокай чысціні з'яўляецца бяспечным і эфектыўным паліравальным асяроддзем.
Вядома, такі каштоўны матэрыял нельга выкарыстоўваць неасцярожна. Ці дастатковая яго чысціня? Ці раўнамернае размеркаванне памераў часціц? Ці ёсць агламерацыя? Ці добрая дысперснасць? Кожны паказчык уплывае на характарыстыкі канчатковага прадукту. У аэракасмічнай галіне нават найменшая памылка можа прывесці да катастрафічных наступстваў. Таму, ад выбару сыравіны і мадыфікацыі апрацоўкі да метадаў нанясення, кожны крок падпарадкоўваецца строгім, амаль патрабавальным, стандартам кантролю.
Стоячы на сучасным заводзе па зборцы самалётаў і гледзячы на абцякальны фюзеляж, які халодна зіхаціць пад фарамі, разумееш, што гэтая складаная сістэма, што лунае ў небе, — вынік выкарыстання незлічоных, здавалася б, звычайных матэрыялаў, такіх як парашок аксіду алюмінію, кожны з якіх выконвае сваю ролю ў поўнай меры. Ён не ўтварае асноўны каркас, але ўмацоўвае канструкцыю; ён не забяспечвае велізарнай магутнасці, але абараняе аснову рухальнай сістэмы; ён не вызначае непасрэдна курс, але забяспечвае бяспеку палёту.
Ад высокатэмпературных пакрыццяў да ўзмоцненых кампазітных матэрыялаў і нават самаахвярных цеплаўстойлівых слаёў, ужываннепарашок аксіду алюмініюУ аэракасмічнай галіне пастаянна развіваецца тэндэнцыя да больш лёгкіх, трывалых і ўстойлівых да экстрэмальных умоў эксплуатацыі матэрыялаў з аксіду алюмінію з больш высокай чысцінёй і больш унікальнымі марфалогіямі (такіх як нанаправады і наналісты), ён можа адыграць нечаканую ролю ў кіраванні тэмпературай, рассейванні цяпла электроннымі прыладамі і нават у вытворчасці ў космасе.
Гэты белы парашок, бясшумны і стабільны, утрымлівае велізарную энергію, якая падтрымлівае чалавецтва ў даследаванні нябёсаў. Ён нагадвае нам, што ў падарожжы да зорак нам патрэбныя не толькі грандыёзныя бачанні і імклівая магутнасць, але і гэтыя бясшумныя і непахісныя «нябачныя крылы», якія максімальна выкарыстоўваюць характарыстыкі асноўных матэрыялаў. Наступным разам, калі вы паглядзіце на самалёт, які лунае над галавой, або назіраеце за цудоўным відовішчам запуску ракеты, вы можаце ўспомніць, што ўнутры гэтага цела са сталі і кампазітных матэрыялаў ёсць такі «белы дух», які ціха ахоўвае бяспеку і выдатнасць кожнага палёту.