В рамках Года науки и технологий июнь посвящен теме новых материалов и технологий. Портал «Научная Россия» вновь отправился в кузницу новейших химических технологий — Российский химико-технологический университет имени Дмитрия Ивановича Менделеева. Заведующий кафедрой стекла и ситаллов Владимир Николаевич Сигаев рассказал об истории кафедры, а также о том, как при помощи стекла можно лечить рак, хранить в стекле гигабайты данных, создавать прочные зубные пломбы и лазерные элементы.

— Владимир Николаевич, расскажите, когда и как создавалась кафедра химической технологии стекла и ситаллов в РХТУ?

— Кафедра стекла — легендарная. Ее основал почти 90 лет назад, в 1932 году, известнейший советский ученый, технолог №1 в области стекла Исаак Ильич Китайгородский. Достаточно упомянуть, что на основе его разработок, связанных с процессами окрашивания стекла, были созданы рубиновые звезды Московского Кремля. Напомню, башни Кремля изначально украшали двуглавые орлы. До них строители коммунизма добрались только в 1937 году, и орлы были заменены на металлические звезды, которые, однако, не были видны ночью и вообще не создавали должного впечатления. Поэтому и было принято решение заменить их на стеклянные звезды рубинового цвета, которые потрясающе точно вписались в архитектурный облик Кремля. Эта очень красивая разработка вполне дополнила блестящую работу Аристотеля Фьораванти.

Вернемся к образованию кафедры. 1932 год был знаковым не только в контексте ее основания. В этом же году была опубликована знаменитая статья Уильяма Захариасена — крупнейшего ученого кристаллохимика, который заложил основы теории строения стеклообразного состояния. К слову, эта двухстраничная работа остается самой цитируемой статьей в науке о стекле.

Основатель кафедры Китайгородский до революции 1917 года работал главным инженером на стекольном заводе в Запрудне под Москвой. На этом, судя по сохранившимся фотографиям, вполне разрушенном сооружении, Китайгородский наладил производство лампочек. По сути, как говорят сегодня, он запустил процесс импортозамещения, и начиная с 1913-го года, Россия потребляла лампочки отечественного производства. После 1917 года, когда по плану ГОЭЛРО электрифицировалась вся страна, их стали называть «лампочками Ильича», имея в виду не Исаака Ильича, а Владимира Ильича, что я считаю крупнейшей исторической несправедливостью.

В дальнейшем деятельность кафедры охватывала все многообразие стекольных технологий, всех новых вызовов, исходящих из потребностей приборостроения, медицины, экологии. Главный вызов был связан с совершенствованием листового стекла и организации его многотоннажного производства (95 % всего стекольного производства ориентировано на создание оконного листового стекла, то есть стекла архитектурно-строительного назначения). Проблема производства листового стекла была решена окончательно с помощью так называемой флоат-технологии, позволяющей получать практически идеальное стеклянное полотно шириной до шести метров выработкой стекломассы на жидкое олово. В России эта проблема решена благодаря тому, что на российский рынок пришли зарубежные компании — «Эй Джи Си», «Гардиан», «Пилкингтон» и пр. Вклад Китайгородского и его учеников в развитие технологий листового, электровакуумного, медицинского стекла, пенастекла и ситаллов трудно переоценить.

Следующим заведующим кафедрой стал профессор Николай Михеевич Павлушкин, под руководством которого были созданы учебники по стеклу и ситаллам, множество учебных пособий, по которым (разумеется, с дополнениями в рамках новых достижений) студенты учатся по сей день. Напомню, именно Китайгородский и Павлушкин стали родоначальниками ситаллов в России и были удостоены Ленинской премии СССР.

— Что собой представляют ситаллы?

— Ситалл — это новый класс материалов, который был открыт в конце 50-х годов практически одновременно в США знаменитым профессором Стуки и в России не менее знаменитым Китайгородским. Ситаллы представляют собой стеклокристаллические материалы, полученные объёмной кристаллизацией стёкол и состоящие из одной или нескольких кристаллических фаз, равномерно распределённых в стекловидной фазе. Суть в том, что стекольная технология позволяет получить изделий заданной формы, а если состав стекла позволяет закристаллизовать полученное изделие по законам ситаллообразования, то мы имеем шанс многократно улучшить его механические свойства, прочность, сохраняя при определенных условиях прозрачность. Как правило, изделие получается неизмеримо более прочным. Более того, ситалл обладает многими свойствами кристаллических тел, и его функциональные возможности существенно расширяются в сравнении со стеклом. Поэтому этот класс материалов имеет большое значение для развития самых разных промышленных технологий. А ситалловое направление стремительно развивается и считается одним из самых наукоемких в физикохимии стекла.

Один из самый ярких примеров уникальности ситаллов — ситаллы, обладающие практически нулевым коэффициентом термического расширения и сохраняющие прозрачность стекла.