Невидимки эти очень разные. Частицы дыма или тумана, пылинки и бактерии, цветочная пыльца... Все они так легки, что годами не опускаются на землю, странствуют повсюду, куда гонит их ветер.
И все же их не встретишь сегодня на пищекомбинатах, в резервуарах с фруктовыми соками или пастами; если в воздухе операционных в больницах их набирается больше десятка, это уже чрезвычайное происшествие. А в цехах, где строят точные механизмы или электронные приборы, их в миллионы раз меньше, чем в чистом лесном воздухе.
Ученые сегодня справляются и с микронными пылинками, и с вирусами, которые видны лишь в электронный микроскоп!
Для ловли невидимок академик И. В. Петрянов предложил создать фильтр, отдаленно напоминающий рыболовную сеть. Но одно дело поймать рыбешку, другое — микроскопическую частицу. Попробуйте провести несложный эксперимент.
Возьмите кусок марли и сложите его в двадцать раз. У вас получится фильтр, который не пропустит ни пыль, ни бактерии. Но вы можете убедиться, что он не пропускает и воздух. А как обойтись без воздуха цехам заводов или пищекомбинатов? Или врачам в операционных, где тоже нужна сверхчистота?
Не пропускают воздух нити, из которых сделан фильтр. Чем они толще, тем меньше «окошки», сквозь которые могут проникнуть молекулы воздуха. Чтобы фильтр пропускал воздух и не пропускал посторонние частицы, нужно делать его из очень тонких нитей. Но что значит «очень»? Расчеты показали, что нити фильтра должны быть в 50 раз тоньше, чем паутина!
Легко сказать! Паук — настоящий живой комбинат, над «строительством» которого природа трудилась миллионы лет. Как сделать нити тоньше паутины в десятки раз?
Игорь Васильевич Петрянов нашел настолько простой способ, что им можете воспользоваться и вы.
Игорь Васильевич Петрянов
Возьмите тюбик с клеем БФ и откройте крышечку. Вы увидите, что за ней тянется тонкая клейкая нить. Подождите, пока она подсохнет, и у вас в руках окажется нить, похожая на те, что получил ученый для фильтров. Фильтр из таких нитей может задержать «крупные» пылинки. Но чтобы поймать бактерии, а тем более микробы, нити пришлось бы уложить так плотно, что даже эти почти невидимые волокна оказались бы чересчур толсты, помешали бы воздуху проходить сквозь фильтр.
Помешали бы... Но Петрянов решил изготовить нити из плохих полимеров.
Деление на «плохие» и «хорошие», конечно, очень условно. Но некоторые полимеры химики долго считали плохими из-за их неустойчивости. Они, словно магниты, притягивают из воздуха частицы влаги, пылинки, содержащиеся в воздухе химические вещества. Если молекулу такого полимера рассмотреть под микроскопом, она покажется похожей на длинный канат, из которого, как из обычного каната, торчат в разные стороны волокна, выбившиеся из общей связки. Волокна эти — недостроенные молекулы. Каждая из них стремится достроиться, стать длинным и толстым канатом, но лишнего строительного материала нет. Вспомните о морской водоросли актинии, хватающей своими щупальцами мелких рыбешек. Так же химические щупальца хватают все, что пролетает мимо них. Для построения фильтра это свойство неустойчивых, плохих полимеров как нельзя кстати!
Ученые подобрали для выбранного полимера растворитель, построили установку, вытягивающую нити, разработали режим сушки. Готовые нити слой за слоем уложили наподобие воздушной, невесомой ваты. И в этом тоже был свой расчет.
Вспомните: в любом газе ни на секунду не утихает тепловое движение молекул. Молекулы воздуха неустанно толкутся сами и толкают частицы. Особенно достается от них вирусам, потому что они легкие. Между молекулами воздуха вирусы летают, словно футбольные мячи. И чем толще фильтр, тем больше вероятность у вируса налететь на одну из нитей. Правда, как установили ученые, многие вирусы путешествуют на крупных частицах, словно барон Мюнхгаузен на ядре. Но и это не должно их спасти. Массивные частицы неповоротливы, они не успевают лавировать вместе с потоком воздуха, многократно меняющим свое направление в переплетении нитей фильтра. И здесь толщина фильтра, понятно, играет немаловажную роль.
Во время испытаний в поток воздуха, идущий сквозь фильтр, ввели несколько миллиардов безвредных микробов. Из фильтра выбрались лишь единицы! То же произошло и с пылинками. Микроскопические частицы остались в щупальцах химических актиний... Расчеты ученых оправдались!
Где только не работают сегодня фильтры, получившие название по имени их автора — фильтры Петрянова! Они стерилизуют воздух при изготовлении продуктов, лекарств, приборов. Очищают воздух, бензин. Даже работают в музеях! Например, в Алмазном фонде фильтры Петрянова оберегают экспонаты от пыли и бактерий. А фильтры, построенные из полимеров, не теряющих своей химической цепкости вплоть до сверхнизких температур, с упехом очищают газ от... газа! Об этом стоит сказать несколько подробнее.
Как известно, любой газ превращается в жидкость при своей, одному ему присущей температуре. Если охладить смесь гелия и азота до минус двухсот градусов, гелий так и останется газом, а азот станет жидкостью. Казалось бы, можно откачивать гелий и использовать его в промышленности или для проведения физических, химических экспериментов, но не тут-то было. В газообразном гелии все равно остаются микроскопические частицы жидкого азота. Их и улавливают сегодня новые фильтры Петрянова.
Кстати, респиратор «Лепесток», которым многие пользуются у себя дома, тоже фильтр Петрянова. В аптеке он стоит копейки. Это тоже говорит об огромной работе, которую провели ученые для борьбы с невидимками. |