Рассказы о металлах

Потребность в цирконии растет из года в год, так как этот материал приобретает все новые «специальности». Его свойство в нагретом состоянии жадно поглощать газы используют в электровакуумной технике, в радиотехнике. Из смеси порошка металлического циркония с горючими соединениями изготовляют осветительные ракеты, дающие большое количество света. Циркониевая фольга при горении дает в полтора раза больше света, чем алюминиевая, потребляя при этом такое же количество кислорода. «Вспышки» с циркониевым заполнением удобны тем, что занимают совсем мало места - они могут быть величиной с наперсток. К циркониевым сплавам все внимательнее присматриваются конструкторы ракетной техники: вполне возможно, что из жаропрочных сплавов этого элемента будут выполнены передние кромки космических кораблей, совершающих регулярные рейсы в просторах вселенной.

Дождевые плащи обязаны своей влагонепроницаемостью солям циркония, которые входят в состав особой эмульсии для пропитки тканей. Соли циркония применяют также для изготовления цветных типографских красок, специальных лаков, пластических масс. В качестве катализатора соединения циркония используют при производстве высокооктанового моторного топлива. Сернокислые соединения этого элемента славятся отличными дубильными свойствами.

Весьма интересное применение нашел тетрахлорид циркония. Электропроводность пластинки из этого вещества меняется в зависимости от давления, которое на нее действует. Это свойство и было использовано в конструкции универсального манометра - прибора для измерения давлений. При малейшем изменении давления изменяется и сила тока в цепи прибора, шкала которого отградуирована в единицах давления. Эти манометры очень чувствительны: с их помощью можно определять давление от стотысячных долей атмосферы до тысяч атмосфер.

Для многих радиотехнических приборов - ультразвуковых генераторов, стабилизаторов частоты и других - нужны пьезокристаллы. В некоторых случаях им приходится работать при повышенных температурах. С этой точки зрения несомненный интерес представляют кристаллы цирконата свинца, которые практически не меняют своих пьезоэлектрических свойств до 300°С.

Рассказывая о цирконии, нельзя не упомянуть о его двуокиси - одном из самых тугоплавких веществ природы: температура плавления ее - около 2700°С. Двуокись циркония широко используют при получении высокоогнеупорных изделий, жаростойких эмалей, тугоплавких стекол. Еще более тугоплавкий материал - борид этого металла. Из него изготовляют чехлы для термопар, которые могут находиться в расплавленном чугуне непрерывно в течение 10 - 15 часов, а в жидкой стали 2 - 3 часа (кварцевые чехлы выдерживают лишь одно-два погружения не более чем на 20 - 25 секунд).

Двуокись циркония обладает интересным свойством: сильно нагретая, она излучает свет настолько интенсивно, что может быть использована в осветительной технике. Это свойство подметил еще в конце прошлого века известный немецкий физик Вальтер Герман Нернст. В сконструированной им лампе (вошедшей в историю техники как «лампа Нернста») стержни накаливания были изготовлены из двуокиси циркония. В лабораторных опытах это вещество и сейчас иногда применяют в качестве источника света.

Французские ученые используют двуокись циркония как исходный материал для получения этого металла с помощью солнечной энергии. В Монлуи - крепости, построенной в XVII веке в Восточных Пиренеях на высоте 1500 метров над уровнем моря, находится солнечная печь, спроектированная и эксплуатируемая группой исследователей под руководством профессора Феликса Тромба. На состоявшемся в Монлуи симпозиуме по использованию солнечной энергии участникам было продемонстрировано действие этой печи.

«Медленно, почти незаметно, специальная платформа поднимает горстку белого порошка к фокусу большого параболического зеркала. Вот платформа достигла фокуса и перед глазами ученых и инженеров вспыхнуло ослепительно яркое белое пламя.

Белый порошок - это окись циркония... Помещенный в фокус параболического зеркала, где температура концентрированных солнечных лучей достигает 3000°С, порошок расплавился. Возникшую при этом вспышку можно наблюдать только через темные стекла. И маленькая кучка раскаленного вещества, лежащего на платформе, напоминала извергающийся вулкан какой-то далекой геологической эры».

Так описывает процесс получения «солнечного» циркония один из участников симпозиума. Специальный солнечный отражатель, состоящий из множества отдельных зеркал и достигающий 12 метров в поперечнике, с помощью фотоэлементов автоматически вращается вслед за Солнцем. Отраженные им лучи отбрасываются на большое параболическое зеркало диаметром 10 метров. Тепловая мощность этого зеркала, которое концентрирует солнечные лучи в жерле печи, эквивалентна 75 киловаттам.