Пластики и полимеры, которые вошли в обиход в период между двумя мировымивойнами, были, вероятно, первыми прочными искусственными материалами, вышедшимииз химических лабораторий. Их разработка основывалась на довольно естественномпредположении об особой прочности этих материалов – химики наделяли ихочень сильными химическими связями. В начале второй мировой войны ко мнепришел работать один весьма способный молодой химик академического толка.Тут же он принялся за работу над созданием особо прочного пластика, объяснивмне при этом, что материал должен быть прочнее других, потому что он будетоснован на более сильных связях и число таких связей будет больше, чемв любом из существующих материалов. Так как юноша был действительно оченьзнающим химиком, я ему верил. Так или иначе, для создания этих связей понадобилосьочень много времени. Когда синтез был завершен, мы с трепетом извлеклииз формы этот стратегический продукт. Но, увы, он оказался не прочнее кускастарого засохшего сыра.
Гриффитс и энергия
Теперь мы должны вернуться назад, к 1920 году, когда вся проблема прочностидовольно основательно подзавязла. В то время А.А. Гриффитс (1893–1963),молодой сотрудник Авиационного исследовательного центра в Фарнборо, носилсяс идеями, которые шли вразрез с традициями и противостояли скучной обыденностиработ над материалами. Но, к сожалению, всерьез их никто не воспринимал.А Гриффитс ставил очень интересные вопросы. Почему столь велика разницав прочности различных тел? Почему прочность всех тел не одинакова? Почемувообще материалы имеют какую-то прочность? Почему бы им не быть прочнее?По крайней мере, сколь прочными они “обязаны” быть? До сравнительно недавнеговремени все эти вопросы считались либо непостижимыми, либо несостоятельными,либо принадлежащими глупцам.
Теперь-то мы знаем в общих чертах, какой должна быть прочность любогоматериала и почему далеко не всегда она достигается на практике. Болеетого, нам в какой-то мере известно, что нужно делать, чтобы повысить прочностьматериала. Этими знаниями мы прямо или косвенно обязаны Гриффитсу. Нижев сокращенном и несколько видоизмененном виде я приведу его основные идеи.
Прежде всего мы должны уметь обращаться с понятием энергии, котораяпредставляет собой способность совершать работу. Энергия имеет размерностьсилы, умноженной на расстояние. Так, если я поднимаю груз весом 2 кг навысоту 1,5 м, то я увеличиваю его потенциальную энергию на 3 кгм. Эта энергия(она исходит от моего обеда, который в свою очередь исходит от солнца,и т.д.) может быть преобразована в любую из форм энергии, но не можетбыть уничтожена. Потенциальная энергия представляет собой очень удобныйспособ “консервирования” энергии. Когда это потребуется, она может пройтичерез различные последовательные преобразования из одной формы в другую.Эти переходы могут быть очень наглядными, при этом может быть рассчитанбаланс энергии.
