Это не такой простой вопрос, как кажется. Наш повседневный опыт связывает это с качеством: «Я не такой богатый, чтобы покупать дешёвые вещи». А что определяет качество? В первую очередь – качество материала. А что такое качество вообще? Чем отличаются одни и те же материалы, но разного качества?
Начну с простого примера.
Первые «Жигули», которые начал выпускать ВАЗ в 1971 году, были с итальянскими двигателями. Выпуск своих задерживался. Где-то через полгода автомобиль стал полностью советского производства. «Советское – значит отличное!» – помните такой лозунг? Отличное от всего остального, что выпускалось в мире. Счастливчики, кому достались первые автомобили, старались ездить на них до последнего – пока кузов окончательно не сгнивал. Итальянские двигатели пробегали и до полумиллиона километров. И даже советским моторным маслом их нельзя было испортить. А наших двигателей хватало в лучшем случае на сто тысяч километров. Хотя они были скопированы с итальянских. Самой изнашивающейся, а поэтому дефицитной частью у нас был распредвал. Его хватало максимум на тридцать тысяч. Тогдашние автолюбители помнят…
Так что такое износ при трении, сгибании и прочих воздействиях на материал?
Как я уже писал в статье о нанотехнологиях, все вещества состоят из кристаллической решётки или молекул и атомов, связанных каким-либо другим образом. При их производстве неизбежны дефекты (так по-научному называются отдельные нарушения «идеальности» на наноуровне) этих структур. Чем выше уровень технологий производства, тем их меньше, но они есть.
Что такое дефект на молекулярном уровне?
Дефект в физике твёрдого тела – это отдельное нарушение структуры кристаллической решётки на атомном уровне. Например, нет на должном месте одного или нескольких атомов. Или разрыв внутри решётки на протяжении нескольких десятков или сотен атомов. Или атом сидит не в нужном месте, нарушая идеальность структуры. Деформация на уровне отдельных атомов. На поверхности кристалла таких дефектов обычно больше. Реальных кристаллов без дефектов не бывает. На самом предмете этого не видно. Их даже не видно в самый сильный оптический микроскоп. Но именно с невидимых дефектов, их роста и начинается износ и разрушение материалов.
При трении о другое вещество происходит не только разрушение слабых мест, но и дальнейшее возникновение дефектов. Надорванное легче рвётся и дальше. Смазка в механизмах только несколько снижает скорость этого процесса. Увеличивается число дефектов и при изгибах, растяжениях и других воздействиях на материал в процессе пользования им. Например, ботинок снизу истирается, а сверху рвётся от долгих сгибаний и натяжений.
Теперь понятен приведённый выше пример с автомобильными двигателями. У итальянцев качество материалов и качество изготовления были выше.
Понятно и почему натуральные материалы служат дольше. Природа «более аккуратна» в производстве.
Можно ли бороться с процессом износа?
Да, люди всегда этим занимались и совершенствовали средства ухода. В механизмах применяется смазка, снижающая трение и износ. Правильный уход за любыми вещами служит не только сохранению внешнего вида, но и сохранности их структуры. Но ничего вечного нет.
Итак, причина износа – наличие в материалах наноскопических неправильностей их кристаллической или молекулярной структуры.
Существенный вклад в решение этой проблемы могут внести нанотехнологии. Как я уже писал, они позволяют совершать манипуляции на уровне отдельных атомов и молекул.
То есть можно как изначально уменьшать количество дефектов в материалах, так и устранять дефекты, возникающие в процессе использования.
Кроме того, с помощью нанотехнологий можно создавать бездефектные и даже самовосстанавливающиеся вещества. Но это – тема следующих статей.
Shkolazhizni.ru
Постоянный адрес статьи
Послать ссылку на этот обзор другу по ICQ или E-Mail:
Фантастические перспективы нанотехнологий впечатляют. Из отдельных атомов можно создать что угодно! А что мы имеем уже сейчас? Повышение износостойкости механизмов и инструментов. Именно здесь отечест...
В последнее время мы часто читаем и слышим это слово в средствах массовой информации. Также появилось много рекламы, предлагающей купить что-нибудь с приставкой «нано…». А что это такое?Мы хорошо знае...
Счастливого обладателя новенького музыкального центра соседи обычно быстро распознают по громким звукам музыки, доносящимся из квартиры несколько первых дней, пока не утихнет эйфория, вызванная покупк...
Человечество с древнейших времён опытным путём обнаружило различные чудесные свойства воды. Однако до недавнего времени наука не могла зафиксировать и объяснить наблюдаемые явления. Вода, она и есть в...
Помню это словосочетание я услышала впервые в 20 лет… Врач говорила моей маме, что ее заболевание не повлияет на качество жизни. И уже тогда я задумалась - а что же это такое? Залезла в словари и спра...
