Изведанное и интересное

Так узнают о структуре органического вещества, о ее однородности, исследуют изменения структуры в результате тех или иных воздействий на вещество. А. вот еще одна очень важная задача — изучение однородности” смесей полимеров, однородности сополимеров. Дело в том, что многие применяющиеся на практике высоко¬молекулярные материалы представляют собой смесь двух или нескольких различных полимеров. Такие смеси, как правило, никогда не бывают однородными. Однако исследовать их однородность методами оптической и даже электронной микроскопии весьма затруднительно, а в ряде случаев вообще невозможно. В то же время применение метода РТЛ дает в этом случае быстрый и однозначный ответ.
Конечно, существует и целый ряд других методов анализа структуры твердого органического вещества: ядерный магнитный резонанс, электронный парамагнитный резонанс, методы, основанные на изучении тепловых, механических или электрических свойств вещества. Применяя эти методы, проводя комплексные исследования, ученые проникают все глубже в тайны природы, создают неизвестные ранее полезные материалы.

В этом и состоит разгадка «замороженного света». Застрявшие в облученном веществе электроны играют роль разведчиков. Они сидят в различных участках образца и ждут, когда начнут двигаться его молекулы. Теперь стали Понятны искры и световые волны, пробегающие по облученной пластмассе во время ее разогрева. Облученный образец как бы рассказывает о себе, о своей структуре, о всех тех изменениях, которые происходят с ним по мере увеличения температуры. Даже самая незначительная перестройка структуры сопровождается яркой вспышкой. Необходимо только правильно разобраться во всей обширной информации, которую нам дает образец.
Сейчас выпускаются небольшие и сравнительно простые по конструкции приборы — термолюминографы. В этих приборах производят перед фотоумножителем плавный разогрев образцов, облученных электронами или гамма-луча¬ми при очень низкой температуре. Исследование проводится на очень маленьких образцах. Порой их вес не превышает десятых долей миллиграмма. Фотоумножитель регистрирует свет, и на ленте самописца вычерчивается кривая высвечивания—зависимость интенсивности люминесценции от температуры образца .

Что же происходит при медленном разогреве полиэтилена? Постепенно молекула, ее отдельные сегменты — большие и малые участки молекулы — начинают двигаться, вращаться, колебаться и т. д. Начало движения сегмента сопровождается обычно изменением различных физических свойств вещества — его плотности, теплоемкости, модуля упругости и т. Д., — происходит релаксационный структурный переход. В каждом веществе наблюдается несколько таких переходов. При низких температурах обычно начинают двигаться малые сегменты, при более высоких — большие.
Конечно, движение каждого сегмента зависит от взаимного расположения молекул. Например, у полиэтилена сегменты, расположенные внутри ламели, начнут двигаться гораздо позже, при более высоких температурах, по сравнению с такими Же сегментами, расположенными на поверхности ламели. В целом число релаксационных переходов будет определяться всей структурой по лимера — размером ламелей, их взаимным расположением, наличием различных дефектов и т. д. Получается очень сложная картина. Но структуру полимера нужно знать. Подробнее…

Чтобы лучше представить возможности метода РТЛ, его преимущества перед другими методами исследования, рассмотрим вкратце некоторые особенности строения твердого органического вещества. Все свойства твердого вещества — механические, электрические, оптические и другие — в значительной степени определяются взаимным расположением молекул. У одних веществ, например у аморфных стекол, у некоторых каучуков, молекулы расположены хаотически, у кристаллов, наоборот, они подчинены строгому, почти идеальному порядку. Очень сложной структурой отличаются некоторые полимеры. Хорошо известный всем полиэтилен имеет так называемую ламелярную структуру. Молекула полиэтилена представляет собой длинную цепочку из десятков тысяч атомов. При охлаждении расплавленного полиэтилена молекулы изгибаются определенным образом и образуют своеобразные пластинки — ламели, толщина которых не превышает нескольких миллионных долей миллиметра. Вот схематический разрез одной ламели полиэтилена. Мы видим центральную, хорошо упорядоченную часть ламели и ее поверхность, на которой молекула причудливо изогнута. Иногда порядок внутри ламели нарушается, тогда мы говорим об образовании дефекта структуры. Из ламелей, как из отдельных кирпичей, в полиэтилене строятся более сложные структурные единицы. Соседние ламели соединяются в длинные ленты и расходятся по радиусу от одного центра — так образуются крупные кольцевые и радиальные сферолиты.

В 1960 году в Институте химической физики АН СССР была обнаружена неизвестная ранее закономерность радиотермолюминесценции органических веществ. Оказалось, что при разогреве любого органического облученного вещества интенсивность свечения возрастает только тогда, когда в веществе происходят различные изменения структуры — так называемые структурные переходы. Вспышки свечения наблюдаются или при плавлении облученных кристаллов, или в момент кристаллических переходов, а при разогреве облученных аморфных веществ — стекол, резин — вспышка наблюдается во время их размягчения.
Эта интересная особенность радиотермолюминесценции привлекла внимание ученых многих стран, что и привело в конечном итоге к созданию нового, эффективного метода анализа структуры твердого органического вещества — метода радиотермолюминесценции (РТЛ).

Холодное свечение, как видите, может быть вызвано совершенно разными причинами, однако во всех случаях оно будет определяться тем, что в веществе за счет какого-либо процесса или реакции выделяется энергия. Часть этой энергии и испускается в виде света.
Представим теперь, что мы заморозили кусочек пластмассы
до температуры —100 – 200° С
и облучаем его электронным пучком, который используется, например, в обычных телевизионных трубках. Пластмасса будет светиться значительно ярче, чем при обычной температуре. Прекратим облучение — свечение сразу же ослабнет. Оно будет видно еще несколько секунд, иногда минут, а затем исчезнет совсем. Однако стоит теперь разогреть облученную пластмассу всего на 10—20°, как свечение снова вспыхнет, хотя образец останется еще очень холодным. Облученный при низкой температуре образец как бы накопил в себе свет, может сохранять его сколь угодно долго, и только при нагреве этот свет выходит из образца наружу. Такое интересное явление называется термолюминесценцией. Подробнее…

В проекте есть и еще одно узкое место — способ крепления преобразователя. Для того чтобы механизм работал, он должен быть жестко связан с дном. При
больших глубинах моря это тоже проблема. Правда, здесь в какой-то степени пригодится опыт, накопленный при установке бакенов. Если учесть, что в преобразователе работают подъемные силы Архимеда, то получить от него большую мощность при сравнительно умеренных размерах невозможно. Из этого следует, что области применения преобразователя довольно ограничены. Может быть, им заинтересуются нефтяники, ведущие добычу в море.
От любого изобретения, как мы уже писали, требуется, чтобы оно давало экономию. Но есть
еще одна категория изобретений, которые хоть и не дают экономии, но по существующим в нашей стране законам внедряются обязательно, независимо от дополнительных затрат, если изобретения направлены на повышение производительности труда. Таким как раз и является предложение Николая Сороки.