Изобретено в России: История русской изобретательской мысли от Петра I до Николая II

Как и большинство инженеров и ученых того времени, Якоби работал над целым рядом направлений одновременно. Именно он руководил прокладкой первой междугородней телеграфной линии в России — от Петербурга до Царского Села, сам сконструировал и изготовил около десяти различных телеграфных аппаратов. Первый из них он спроектировал в 1839 году, продолжив дело скоропостижно скончавшегося Павла Шиллинга — новатора и изобретателя электромагнитного телеграфа как такового; впоследствии Якоби создал более совершенные системы — пишущий и буквопечатающий аппараты. В разработке телеграфа его достижения шли параллельно с прорывами мюнхенского профессора Карла Штейнгейля, Сэмюэла Морзе и других новаторов, создававших телеграфные аппараты независимо друг от друга. Ходили слухи, что проекты Якоби, не получившие широкого распространения в России, послужили базой для телеграфа Вернера Сименса, тем более что они с Якоби общались и, видимо, обсуждали тревожащие обоих проблемы. Впрочем, доказательств этому нет.

В 1850-х Якоби, опять же основываясь на разработках Шиллинга, разработал первую в истории гальваноударную мину. Такие мины имеют в конструкции гальванический элемент. Когда корабль соприкасается с миной, ток элемента замыкает электрическую цепь запала — и происходит взрыв. Это оружие широко использовалось во время Крымской войны и существует и по сей день.

Разработки Якоби можно перечислять долго — это многочисленные лабораторные приборы, методы измерения, гальванические батареи, — но самой заметной из них все-таки стала гальванопластика. Причем удивительно, что это одновременно открытие (то есть эффект существовал в природе и без Якоби, он его обнаружил и описал) и изобретение (Якоби нашел ему прекрасное техническое применение и разработал соответствующую технологию).

Записки о гальванопластике

Итак, что такое гальванопластика? Я понимаю, что если я сейчас начну с самых азов, некоторые читатели возмутятся: мол, что ты все объясняешь, это же элементарно. Но поверьте, значительное количество людей не понимает в электротехнике совсем ничего. Если честно, и не должны понимать. Так что те, кто разбирается в вопросе, могут смело пропустить пару следующих абзацев.

Начнем с иона. Ион — это любая заряженная частица, например атом или молекула. Положительно заряженный ион называется катионом, отрицательно заряженный — анионом. Второе, что следует знать: электрод — это любой электрический проводник, например медная пластинка, находящаяся в электропроводящей среде (жидкости), которая называется электролитом. Соответственно, если в электролите есть положительные катионы, они, находясь в электрическом поле, притягиваются к отрицательному электроду (катоду), то есть плюс тянется к минусу.

Гальванопластическое изделие

Источник: Ирина Баласанова/livemaster.ru

Якоби обнаружил, что если расположить в электролите два электрода, катод и анод, то на аноде в электрическом поле начинает происходить процесс электролиза. Иначе говоря, медный анод (то есть электрод, к которому подведен «плюс») начинает растворяться, а его атомы переходят в состояние катионов. Катионы, как уже говорилось выше, притягиваются к катоду, к которому подведен «минус», и прилипают к нему, восстанавливаясь до состояния атомов. Таким образом, с течением времени анод тает, а на катоде нарастает слой анодного материала, точно повторяющий рельеф катода.

«Значит, — подумал Якоби, — если придать катоду некую форму, нарастить на ней слой анодного материала, а затем форму извлечь, то получится точная копия исходника, только полая внутри!»

Эту технологию изобретатель и продемонстрировал перед Петербургской академией наук. У гальванопластики есть точная дата рождения — 5 октября 1838 года по старому стилю. В тот день секретарь академии Павел Николаевич Фусс зачитал перед собравшимися описание гальванопластического метода и представил приложенную к письму Якоби медную пластинку, сделанную этим способом. Впоследствии Якоби многократно совершенствовал процесс, доведя его до того состояния, в котором он используется сейчас (по крайней мере, состав электролита, включающий медный купорос и серную кислоту, не изменился), а также активно переписывался с ведущими учеными умами, в том числе с Майклом Фарадеем, описавшим законы электролиза. Фарадей был в восторге от того, что коллега нашел практическое применение его теоретическим выкладкам и лабораторным экспериментам.

В 1840 году вышло сочинение Якоби о гальванопластическом методе — на русском, немецком, английском и французском языках одновременно. После публикации некоторые ученые пытались оспорить первенство Якоби, но все их притязания были отметены.