Металл, который принес вам дешевые авиабилеты

Это сделало возможным эпоху дешевых зарубежных отпусков, и в течение многих лет именно это делало маргарин пригодным для намазывания. Никель, возможно, не самый яркий металл, но без него современная жизнь была бы совсем другой.

Глубоко в недрах Университетского колледжа Лондона находится механическая мастерская, где металлы разрезаются, подвергаются токарной обработке и превращаются в инструменты и оборудование для различных научных отделов.

Профессор химии Андреа Селла стоит передо мной с толстой двухметровой трубкой из монеля, сплава никеля и меди. Затем он позволяет ему упасть на землю с оглушительным звоном.

«Это действительно говорит о твердости и жесткости этого металла», — объясняет он, беря в руки неповрежденную трубку.

Но еще одна причина, по которой монель является «фантастическим сплавом», говорит он, заключается в том, что он устойчив к коррозии. Химикам нужны способы обращения с высокореактивными материалами – например, с сильными кислотами или такими газами, как фтор и хлор – поэтому им нужно что-то, что само по себе не будет с ними вступать в реакцию.

Подойдет золото, серебро или платина, но представьте себе цену двухметровой золотой трубки. Никель, напротив, дешев и распространен в изобилии, поэтому он встречается везде, где существует опасность коррозии – от аптечных шпателей до защитного покрытия на велосипедных звездочках.

Но из никеля можно производить и другие сплавы, гораздо более причудливые, чем монель, хочет объяснить Селла.

Возьмем инвар, сплав никеля и железа. Уникально то, что он почти не расширяется и не сжимается при изменении температуры – свойство, которое очень полезно в точных приборах и часах, работе которых может помешать «тепловое расширение» других металлов с более низкими показателями.

Тогда есть Нитинол.

Селла производит проволоку в форме скрепки, но ее слишком легко изменить, чтобы скрепить листы бумаги. Он сжимает его в пальцах, а затем опускает в чашку с кипящей водой. Он тут же корчится… и снова превращается в идеальную скрепку.

Это видео невозможно воспроизвести

Демонстрация никеля

Нитинол обладает особой памятью на форму, в которой он впервые образовался. А его состав можно настроить так, чтобы при определенной температуре он всегда возвращался к исходной форме. Это означает, например, что свернутый нитиноловый стент можно вставить в кровеносный сосуд. Когда стент нагревается до температуры тела, он открывается, позволяя крови течь через него.

Но все эти сплавы меркнут по сравнению с особым классом сплавов – настолько особенными, что их называют «суперсплавами». Именно эти сплавы сделали возможной эпоху реактивных самолетов.

Первые реактивные двигатели были разработаны одновременно в 1930-х и 40-х годах Фрэнком Уиттлом в Великобритании и Гансом фон Охайном в Германии, оба находились на противоположных сторонах ускоряющейся гонки вооружений.

Эти двигатели, изготовленные из стали, имели серьезные недостатки.

«У них не было возможности поднять температуру выше 500°C», — объясняет Майк Хикс, руководитель отдела материалов компании Rolls-Royce, крупнейшего британского производителя реактивных турбин. «Его прочность довольно быстро падает, а устойчивость к коррозии оставляет желать лучшего».

В ответ команда Rolls-Royce, которая взялась за работу Уиттла в 1940-х годах, вернулась к чертежной доске, к которой была прикреплена таблица Менделеева.

Вольфрам был слишком тяжелым. Медь плавилась при слишком низкой температуре. Но никель с примесью хрома был рецептом Златовласки. Он переносил высокие температуры, был прочным, устойчивым к коррозии, дешевым и легким.

Сегодня потомки этих ранних суперсплавов по-прежнему составляют большую часть турбин – как тех, которые используются в реактивных самолетах, так и тех, которые используются в производстве электроэнергии.

«Лопатки турбины должны работать в самой горячей части двигателя, и он вращается с очень высокой скоростью», — говорит коллега Хикса Нил Гловер, руководитель отдела исследований в области технологий материалов в Rolls-Royce.

«Каждая из этих лопастей вырабатывает ту же мощность, что и двигатель гоночного автомобиля Формулы-1, а в ядре современного газотурбинного двигателя их 68».