Из чего это сделано? Удивительные материалы, из которых построена современная цивилизация

Научная общественность с восторгом встретила новое изобретение, но очень скоро об аэрогелях все забыли. В тридцатых годах прошлого века были дела поважнее, к тому же никто не знал наперед, что будет востребовано, а что – отброшено за ненадобностью спустя годы. В том же 1931 году, когда Кистлер объявил об изобретении аэрогелей, немецкий физик Эрнст Руска создал первый в мире электронный микроскоп. А журнал Nature опубликовал в одном номере с результатами Кистлера статью Уильяма Брэгга, материаловеда и лауреата Нобелевской премии, о находках в области дифракции электронов внутри кристаллов. Руска и Брэгг положили начало новому пониманию внутренней структуры материалов, придумав инструменты, с помощью которых можно было видеть и визуализировать ее. Появился новый тип микроскопа, принципиально иной, нежели изобретенный в XVII веке оптический. Глазам ученых открылся невиданный прежде сверхмалый мир. Вскоре материаловеды уже с интересом вглядывались в металлы, пластики, керамику и живые клетки, уясняя внутреннюю работу атомов и молекул. Это было увлекательное время. Мир материалов переживал бурное развитие, вскоре изобрели нейлон, алюминиевые сплавы, кремниевые микросхемы, стекловолокно и другие революционные новинки. Аэрогели затерялись на этом фоне, и о них никто не вспоминал.

Кроме одного человека – самого Кистлера. Он рассудил, что необычайная красота и исключительные термоизолирующие свойства каркасов желе непременно обеспечат им будущее. Хотя кварцевый аэрогель хрупкий и непрочный, как стекло, для своего мизерного веса он все же достаточно крепок, чтобы использовать его в промышленности. Итак, Кистлер запатентовал изобретение и продал лицензию на изготовление аэрогелей химической компании «Монсанто Корпорейшн». К 1948 году она уже выпускала продукт под названием «Сантогель» – кварцевый аэрогель в форме порошка.

Казалось, у «Сантогеля» блестящие перспективы – он мог бы стать лучшим в мире термоизолирующим материалом. Но, увы, он опередил свое время. Энергия дешевела и дешевела, а проблему глобального потепления тогда не принимали всерьез. Дорогой термоизолятор приносил компании одни убытки. Потерпев неудачу, в «Монсанто» нашли другое, весьма причудливое, применение новому продукту – в составе чернил и красок. Аэрогель рассеивал свет, оптически выравнивая окрашенную поверхность и придавая ей матовость. В конце концов его и вовсе разжаловали в загустители овечьих мазей от мушиных личинок и гели для напалмовых смесей. В 1960–70-х годах дешевые заменители отняли у аэрогеля и эту узкую нишу, в итоге «Монсанто» прекратила его производство. Кистлер умер в 1975 году, не дожив до того дня, когда его чудесный материал нашел свое место под солнцем.

Новое явление аэрогелей состоялось не благодаря коммерческому использованию, а потому что их уникальные свойства привлекли внимание специалистов по физике элементарных частиц, изучавших эффект Черенкова в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН). Черенковское излучение испускает субатомная частица при прохождении сквозь материал со скоростью, превышающей скорость света. Его обнаружение и анализ дает ключ к пониманию природы такой частицы и, следовательно, служит весьма экзотическим способом идентификации многочисленных невидимых частиц, с которыми имеют дело ученые. Аэрогель идеально подходит на роль материала, атакуемого элементарной частицей, поскольку фактически является твердой вариацией газа. В этом качестве он используется и по сей день, помогая физикам разгадывать тайны субатомного мира. Как только аэрогели очутились в научных лабораториях со сложным оборудованием, туманной миссией и большими бюджетами, их престиж опять вырос.

Тогда, в начале 1980-х, производство аэрогелей было по карману лишь очень богатым научным институтам. Таким, как ЦЕРН. Вскоре примеру европейского центра последовало Национальное управление по астронавтике и космонавтике США (НАСА). Кварцевый аэрогель впервые применили в космосе, для защиты оборудования от экстремальных температур, и здесь он подходил идеально, поскольку лучший в мире теплоизолятор почти невесом, что особенно важно, когда корабль вырывается из гравитационных объятий Земли. Это случилось в 1997 году при отправке к Марсу беспилотного аппарата Mars Pathfinder. С тех пор кварцевый аэрогель используют для изоляции на космических кораблях. Но как только ученые из НАСА поняли, что аэрогель способен путешествовать к другим планетам, ему нашли новое применение.