Воспоминания Яворовского Н.А. об УДП металлов, получаемых электрическим взрывом проволоки,
по его интервью "Зигзаг томской молнии" с журналистом Ириком Имамутдиновым, опубликованном в журнале «Эксперт» 2006, № 35.
Яворовский Н.А., руководитель лаборатории № 12 Томского НИИ ВН, проект которой победил в пятом Конкурсе русских инноваций (премия корпорации 3М), считает, что ему просто повезло как ученому. Обнаружить такой «судьбоносный» эффект, который окажется применимым в добром десятке отраслей, дано не каждому.
«Представляешь, я взял и в изолированной камере, наполненной аргоном, электрическим импульсом взорвал кусок алюминиевого провода, — вспоминает Яворовский. — Собрал какое-то количество остатков, посмотрел в электронный микроскоп и увидел, что это очень интересно. После взрыва получились сферические частицы, такие идеальные шарики. Химическая технология дает бесформенные куски, а здесь металлическая частица идеально шарообразная».
А начиналось все, как водится, в постсоветской инновационной среде, с военного заказа. В 1956 году в Томском политехническом институте создается кафедра техники высоких напряжений (ТВН). По словам Николая Яворовского, кафедра создавалась под проблему электроимпульсного бурения: ученые полагали, что эта технология окажется весьма перспективной для бурения твердых и сверхтвердых пород, в которых и предполагалось создавать шахтные комплексы МБР.
Организовал кафедру и возглавил ее ректор ТПИ профессор Александр Воробьев, крупный ученый и, как нередко случалось в советской науке того времени, талантливый организатор. Под его руководством начались фундаментальные исследования физики диэлектриков, прежде всего их электрического пробоя. Он привлек к этим работам ученых разного профиля — механиков, физиков, химиков, электриков. Исследования показывали, что если вокруг подготовленной, к примеру, в гранитной породе трубы, залитой изолирующей жидкостью (сначала речь шла о трансформаторном масле, солярке, позже как диэлектрик научились использовать обычную воду), расположить систему электродов и подать короткий импульс, то разряд, развиваясь в граните, начинает безжалостно крошить породу вокруг трубы.
К 1968 году были созданы опытно-промышленные образцы установок для бурения скважин, дробления и разрушения горных пород и других токонепроводящих материалов. Но до конца 80-х успели пробурить всего 1000 метров скважин различного диаметра, и до промышленного применения дело так и не дошло. Идея электроимпульсного бурения в то время обогнала технологические возможности смежных отраслей. В первую очередь это касалось создания генераторов импульсов и коммутаторов, они быстро выходили из строя и работали скорее в экспериментальном режиме. Да и не мог институт без сопутствующей госпрограммы один потянуть отраслевой технологический переворот. Но разработки в области электроимпульсных технологий в результате вызвали настоящий фейерверк новых научных и технологических направлений, большинство которых нашло применение и в гражданском, и в военном деле.
В 70-х же годах Николай Яворовский с коллегами начал заниматься электрическим взрывом проводников. Дело в том, что во многих экспериментальных задачах (например, в программе исследований инерционного термояда) необходимо сформировать очень мощный импульс тока. Чтобы его получить, нужно практически мгновенно оборвать ток, и тогда формируется «высокий» импульс, напряжение которого в десятки раз превышает изначально подаваемое на устройство. Взрывной прерыватель напоминает обычный предохранитель, но через проводник пропускается такой мощный ток, что он не просто сгорает — он взрывается и обрывает ток с миллисекундной скоростью.
Как раз во время проведения взрывных экспериментов с прерывателями Николай Яворовский и обнаружил «идеально шарообразные» частицы алюминия. Сейчас бы их назвали нанопорошками (получались частицы размером от 20 нанометров), в советское время закрепилось название ультрадисперсные порошки (УДП). Результаты исследований металла потрясли ученых. Он был «химически жутко активен». Обычный алюминий (он входит в состав большинства войсковых ВВ и топлив: торпедных, ракетных) горит плохо. «А тот, который мы получили, — говорит Яворовский, — горит как порох, ровно, как очень гомогенная однородная система. Причем если скорость горения обычного алюминия в пиротехнических составах десять миллиметров в секунду, то у нашего — сто пятьдесят миллиметров в секунду, и скоростью горения можно было управлять».
К началу 80-х об алюминии томичей узнали в отделе союзного Госплана, который курировал Министерство общего машиностроения (оно ведало производством систем обычного вооружения, в том числе различными топливами, порохами и т. д.). Толковые управленцы сразу поняли важность развития нового направления и успели включить тему УДП в одну из программ с обильным финансированием в одиннадцатой пятилетке (1981–1985). Тему закрыли, а ультрадисперсные порошки из Томска начали исследовать в десятках институтах и профильных отраслевых организациях, где так или иначе, по словам Яворовского, «занимались порохами, ВВ, первыми ступенями ракет».
В 1982 году Николая Яворовского вызвали в Москву на совещание Военно-промышленной комиссии и предложили на условиях полной финансовой и технической поддержки в течение года сделать опытно-промышленную установку для производства уже не граммов, а килограммов УДП. Яворовский, дав предварительное согласие, рассказал о предложении директору института Василию Ушакову. Тот взъярился, испугавшись ответственности (ведь в случае неудачи, если бы изделие не прошло госприемку, институту грозили бы крупные неприятности), и подписывать документы отказался. Яворовский пошел ва-банк: «Если сам не подпишу, я этого дела никогда не сделаю, а если подпишу, то сделать придется в любом случае. И в очередной поездке поставил подпись сам».
Через год устройство прошло госприемку и стало нарабатывать ультрадисперсный алюминий. К концу 80-х годов в институте наработали уже несколько тонн такого алюминия. Этого хватало не только на исследования — была развернута целая госпрограмма создания морской торпеды нового типа, работающей на ультрадисперсном алюминии. Окислителем алюминиевого топлива служила забортная морская вода. Вступая в реакцию с водой, «горючее» превращалось в оксид алюминия, а высвободившийся водород, сгорая, создавал реактивную тягу, превращаясь в итоге в обычную воду.
Изготовили несколько вариантов новых торпед, которые в конце 80-х годов успешно прошли испытания. Моряки тут же окрестили их суперторпедами: американские спутники, пытаясь проследить за испытанием нашей новой торпеды, работавшей на таком топливе, не смогли ее даже засечь — подводная скорость в четыре раза превышала ту, что наши противники в холодной войне могли себе представить.
В 1989 году комиссия ВПК приняла решение построить в Томске опытный завод по производству алюминиевого ультрадисперсного порошка. Ее представители приезжали в Томск, бумаги под строительство завода были подписаны очень большими людьми: министром обороны, начальником оборонного отдела ЦК, не успел подписать только Михаил Горбачев.
Тогда же дирекция института решила подмять тему УДП под себя. Николай Яворовский не согласился, и в 1990 году его просто уволили из института. «Скорее всего, можно было восстановиться через профсоюз или суд, но все равно не смог бы работать с ними», — вспоминает он. Между тем о работах томичей узнал эстонский кооператор Андрей Уткин, руководитель торговой фирмы «Сервер», уроженец Новосибирска и, по словам Яворовского, талантливый программист. Он оказался успешным предпринимателем, нажил приличное состояние на торговле металлами и, установив партнерские контакты с американцами, наладил первые поставки качественной компьютерной техники в центры сибирской академической науки Новосибирск и Томск. В отличие от своих партнеров, вкладывавших деньги в развитие сети ресторанов, Уткин решил, что будет вкладываться в высокотехнологичный бизнес. Уже к 90-м годам он понимал, что мир рано или поздно вступит в эпоху нанотехнологий, с помощью которых можно будет, к примеру, получать материалы с совершенно новыми свойствами, ожидал весьма прибыльного бизнеса и сразу увидел колоссальные перспективы технологии ультрадисперсных порошков. «Ходил безработным, — рассказывает Николай Яворовский, — думал, может, податься в академию, туда друзья звали, и вдруг письмо из Таллина: приезжайте, дорогу мы оплатим. Переговорил со своими — ну чем мы рискуем? — собрался, занял денег и поехал. Вернулся оттуда через неделю с подписанной бумагой о создании лаборатории». В итоге в Томске была зарегистрирована научно-внедренческая лаборатория «Элитех» («Электроимпульсные технологии») как филиал фирмы «Сервер».
«Финансирование было фантастическим, — продолжает ученый, — мне как руководителю проекта платили пятнадцать тысяч рублей в месяц, а мой сотрудник Олег Лодыжинский (автор широко применяемой сейчас технологии плазменного напыления стекол. — “Эксперт”) получал десять тысяч советских рублей — тогда “Жигули” стоили столько. Но главное, за два с половиной года работы “Элитеха” мы продвинулись колоссально: сделали серию новых машин по производству УДП, на территории академического Томского института химии и нефти создали производственный участок из двадцати машин. Доводили до ума всю технологическую цепочку, занялись технологией пайки разнородных материалов. Было изготовлено несколько тысяч образцов пайки стекла, кварцевого и специального оптического, и различных металлов — вольфрама, молибдена, никеля, титана. В результате получили приличные зеркала для лазеров и космоса».
«Сервер» не занимался благотворительностью. Был составлен бизнес-план по производству ультрадисперсных порошков, главным образом из драгоценных металлов. Предприниматели хотели не просто обойти проблему экспорта таких металлов — их целью был многомиллиардный мировой рынок мелкодисперсного и ультрадисперсного порошков редкоземельных металлов, золота, серебра и платины. Такое золото идет в краски и покрытия, а серебро используется в часовой и автомобильной промышленности. Оба металла входят в состав специальных паст и припоев, потребляемых в огромных объемах в микроэлектронике, при производстве авиационной и ракетно-космической техники. Использование же УДП позволяло увеличить экономию драгметаллов на порядок.
Фирма «Сервер» создала в США, Канаде и Швеции сбытовую инфраструктуру по УДП и уже начала было рекламную кампанию, предлагая потенциальным западным потребителям пробы УДП из различных материалов. В Таллине, где в советское время была одна из самых сильных в Союзе школ по диффузной сварке, пустили участок по пайке.
Расписание
