Взламывая технологии

В середине XIX в. для многих крупных строительных проектов нужны были чугунные или стальные детали, но возникли проблемы с материалом. Сталь отлично подходила, но стоила очень дорого. Все изменилось в 1855 г.

Генри Бессемер, сын французского инженера, живший в Великобритании, с юных лет демонстрировал страсть к изобретательству. Проект, который сделал его имя известным, относится к 1850-м гг., когда шла Крымская война. Использовавшиеся в то время пушечные ядра были смертельными, но ими было трудно прицелиться. Бессемер сконструировал длинный тонкий снаряд со спиральными канавками по внешней стороне (сейчас мы называем это нарезкой), которые заставляли снаряд вращаться и повышали точность попадания. Но орудийные стволы того времени были недостаточно прочными и часто лопались во время стрельбы. Нужны были пушечные стволы из стали — прочного сплава железа и углерода. Литая сталь идеально подходила, но ее умели делать только небольшими партиями, поэтому она была очень дорогой. Бессемер экспериментировал с продувкой воздухом расплавленного чугуна в маленькой печи и обнаружил, что ему удается превратить чугун в сталь. Чугун отличается от стали бо́льшим содержанием углерода, и в опыте Бессемера лишние углеродные примеси окислялись и образовывали угарный газ, который сгорал. Оставалось придумать, как подвергнуть весь расплавленный чугун воздействию воздуха как можно скорее.

^{Бессемеровский метод производства стали в промышленных масштабах резко снизил ее стоимость. Не будет преувеличением сказать, что это открытие сильно ускорило ход промышленной революции}

В 1855 г. Бессемер изобрел метод, названный впоследствии его именем. Расплавленный чугун выливали сверху в большой грушевидный сосуд, а холодный сжатый воздух подавали через его днище. В течение нескольких минут углерод, марганец и кремний окислялись, окись углерода сгорала, а другие примеси образовывали шлак, который поднимался и плавал на поверхности жидкого металла. Критики утверждали, что холодный воздух приведет к преждевременному затвердеванию металла, но эксперименты Генри показали, что при окислении вырабатывается достаточно тепла для сохранения жидкого состояния металла, устраняя необходимость использования дополнительно дорогого топлива для поддержания металла в расплавленном состоянии.

^{Конвертер Бессемера был предназначен для максимально эффективного производства стали. Он устанавливался вертикально на то время, когда воздух сжигал примеси, однако мог наклоняться, чтобы слить жидкую сталь}

Если раньше за 12-часовую смену производилось 1,5 т ковкого чугуна, то в конвертере Бессемера за 20 минут можно было получить в десять раз больше стали. Изобретение Генри Бессемера стало самым важным событием в металлургии, поскольку позволило делать из сверхпрочной стали любые предметы — от железнодорожных путей до каркасов зданий.

Алюминий

Несмотря на то что алюминий — самый распространенный металл в земной коре, его очень сложно выплавить, поэтому некогда он даже считался драгоценным металлом. В свое время алюминиевый брусок входил в состав французских коронных сокровищ. Прорыв в производстве алюминия произошел в 1886 г., когда американцы Чарльз и Джулия Холл и одновременно с ними француз Поль Эру независимо друг от друга изобрели способ очистки алюминия с помощью электричества.

Пластмасса

Легкие, податливые, жесткие или мягкие, пластмассы являются сейчас важнейшими компонентами практически всего — от сотовых телефонов и автомобилей до роботов и протезов.

Первый искусственный пластик запатентовал металлург и изобретатель из Бирмингема Александр Паркс в 1856 г. Это была нитроцеллюлоза — целлюлоза, обработанная азотной кислотой и растворителем. Паркс назвал это вещество «паркезин» и основал завод в Лондоне, но его продуктом быстро перестали пользоваться, потому что он был дорогим, легко трескался и загорался. Его соотечественник, британец Даниэль Спилл, создал улучшенную версию этого материала — ксилонит, но оказался втянут в споры о патентах и обанкротился. Лишь американцу Джону Уэсли Хайату удалось наладить первое успешное производство пластмассы. После приобретения патента Паркса в 1869 г. Хайат начал экспериментировать с паркезином, стремясь найти новый материал для бильярдных шаров, которые делали из слоновой кости. Он преуспел, открыв целлулоид, который поступил в массовое производство в 1872 г. Его компания производила, помимо многого прочего, целлулоидные клавиши для пианино, вставные зубы и бильярдные шары.