|
Ну уж, скажет читатель-скептик, к коксу то жидкие кристаллы вряд ли имеют отношение. И действительно, никто об этом и не подозревал на протяжении многих лет. И только после получения химиками диско-молекул в чистом виде вдруг выяснилось, что подобные вещества существуют вокруг нас в огромных количествах — буквально в миллионах тонн, а технологическую значимость жидкокристаллического состояния трудно переоценить.
Кокс — это чистый углерод, получающийся из лучших сортов угля и нефти при их нагреве до 400—600 СС в бескислородной атмосфере. При выплавке чугуна или стали кокс горит за счет кислорода, находящегося в железной руде. Таким образом, он является не столько топливом, сколько химическим реагентом, восстанавливающим железо из его окислов. От режима плавки и качества кокса зависит процент содержания углерода в стали, ее механические и химические свойства. Качество же кокса как химического реагента зависит, во-первых, от количества посторонних примесей в нем, а во-вторых, от его кристаллической структуры. Вот здесь-то мы и подошли к самому главному. Оказывается, в процессе коксования нефтяные смолы могут находиться в жидкокристаллическом состоянии. Это происходит потому, что сложные органические молекулы нефти имеют форму плоских дисков, укладывающихся колонками. Если коксование вести при температурах существования таких колонок, получающийся твердый кокс имеет тоже упорядоченное строение, и его качество выше, чем при других режимах коксования. При массовом применении такого кокса получается большая экономия топлива. Другим примером использования жидкокристаллического состояния может служить технология получения искусственных волокон. Каждый, кто видел, как укладывают асфальт, наверное, обратил внимание, как легко вытягиваются длинные и гибкие струйки из жидкого смолистого пека. Представим теперь, что из какого-то резервуара с разогретым пеком через чрезвычайно малые отверстия выдавливаются тонкие жидкие нити, При их охлаждении образуются твердые углеродистые волокна. И совсем недавно выяснилось, что прочность этих волокон может быть чрезвычайно высокой (как у стальной проволоки), если они были выдавлены из пека, находящегося в жидкокристаллическом состоянии. Как и в случае с коксом, улучшение качества волокон объясняется отсутствием дефектов в их структуре. Раз уж речь зашла у нас о волокнах, необходимо ска-зать несколько слов еще об одной возможности, которую предоставляют жидкие кристаллы технологам. Самые прочные синтетические полиамидные волокна, применяемые в качестве арматуры (кордов) автомобильных шин и других изделий, вытягиваются из жидкокристаллических растворов. Делается это так. Полимер, молекулы которого имеют форму длинной жесткой нити или цепи, растворяется в специальном растворителе. При определенной концентрации полимера его молекулам выгоднее располагаться параллельно друг другу, образуя нематическое состояние. Волокно вытягивается из этого раствора через маленькие отверстия, а после этого подвергается быстрой сушке для удаления растворителя. Прочность такого волокна на разрыв в десятки раз выше, чем у волокон, вытянутых из обычного, не жидкокристаллического раствора, и совсем немного уступает прочности стальной проволоки (излишне, по-видимому, напоминать, что органические волокна намного легче стальных и не подвержены ржавчине). Нужно сказать, что использование жидкокристаллического состояния в технологических процессах является совершенно новым делом. Большие возможности открываются, например, и в химической технологии — выход конечных продуктов реакции может быть существенно повышен, если процесс вести в жидкокристаллических растворителях, ориентирующих (вспомним о «гостях» в чужом доме) молекулы реагирующих веществ. |