Общее собрание академии наук СССР (3—5 февраля 1964 г.) (стр. 25 )

Материал из каменного литья можно значительно упрочнить путем его ситаллизации. Не исключено, что путем химической модификации силикатов удастся получить из них нитевидные структуры, а быть мо­жет и неорганические полимерные материалы.

Другим важнейшим свойством, необходимым для современной тех­ники, является жаростойкость или огнеупорность материалов. Необ­ходимо делать материалы из веществ весьма тугоплавких и вместе с тем достаточно прочных при высоких температурах.

За последние годы мы несомненно имеем значительные успехи в области синтеза неорганических материалов такого рода. Сюда отно­сятся, например, окись магния, церия, циркония,, тория,, а также твер-

.•■

НАУЧНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ХИМИИ.

95

дые бескислородные соединения, такие, как нитриды, бориды, карбиды. Все эти и подобные им вещества имеют температуры плавления, лежа­щие в интервале 2500—3500°, и, вероятно, можно найти вещества (на­пример, сплавы карбидов титана и гафния), плавящиеся - при еще более высоких температурах. Глубокая очистка этих веществ и получение из них достаточно прочных материалов, разработка технологии получе­ния изделий из таких материалов — одна из важнейших задач. Многие из таких соединений, особенно окисных, одновременно являются хими­чески стойкими, что для большинства применений оказывается абсолют­но необходимым. Например, углерод, многие металлы (такие, как воль­фрам, молибден) обладают очень большой температурой плавления, но-в окислительных средах не могут применяться. В связи с этим возни­кает очень важная проблема прочных и жаростойких защитных покры­тий, работающих при очень высоких температурах. Разработка подоб­ного рода покрытий представляет собой очень сложную физическую и физико-химическую задачу. Такие покрытия важны не только для очень высоких температур, но и для повышения рабочих температур обычных сталей и других металлов, т. е. температур порядка 1000° и выше, что практически может вдвое повысить ресурсы современных двигателей. Стекло обладает исключительно большой химической стойкостью. Поэтому возникает вопрос о дальнейшем развитии методов упрочнения стекла, чтобы его можно было применять для изготовления труб и ап­паратов химической промышленности как материал, гораздо более хе-мостойкий и дешевый, чем высоколегированные стали.

Полимерные материалы должны найти широкое применение в хи­мической промышленности, а также в качестве тары для перевозки агрессивных химических веществ.

Следует также отметить, что такое свойство, как сопротивление исти­ранию у металлов, даже у самых лучших, гораздо ниже, чем у мате­риала типа ситаллов или у пластмасс. Необходимо широчайшим обра­зом использовать изделия из пластмасс во всех областях машинострое­ния для изготовления движущихся деталей не только в связи с их высоким сопротивлением истиранию, но и в связи с их способностью работать без специальных смазок и притом бесшумно.

Органические и даже элементоорганические полимеры, как правило, обладают малой теплостойкостью. Однако благодаря широкому кругу их применения повышение их теплостойкости при длительной эксплуа­тации хотя бы до 300—500° имело бы огромное техническое значение, например для изоляции проводов в электродвигателях. Здесь в обла­сти злементоорганических полимеров, особенно кремнийорганических, мы имеем значительные успехи. Однако задача эта далеко не решена, и ею надо энергично заниматься. Кардинального решения этой проб­лемы можно было бы ожидать на путях создания неорганических поли­мерных материалов.

Усилия химиков-неоргаников должны быть направлены также на получение материалов для электроники, радиотехники и новой энер­гетики.

В настоящее время синтез и очистка такого рода материалов и изготовление из них изделий приобретают не меньшее, а может быть, и большее значение, чем проблема конструкционных материалов. Кро­ме диэлектриков, сегнетоэлектриков, ферромагнетиков,' изоляторов и т. п., сюда относятся важнейшие материалы для полупроводников, квантовых генераторов, сверхпроводников, преобразователей тепловой, химической и' солнечной энергии в эледтрическую (термоэлементов, катодов термоионных преобразователей, корпусов и электродов магни-

96

ОБЩЕЕ СОБРАНИЕ АКАДЕМИИ НАУК СССР

тогидродинамических генераторов, топливных элементов, солнечных ба­тарей). Особенно важное значение имеют полупроводники.

К научным и техническим задачам в этой области необходимо зна­чительно более широко привлечь крупных химиков и специалистов теоретической химии. Не только синтез, очистка и изготовление изде­лий представляют в большой степени химические задачи, но и само создание конкретной теории этих материалов является в первую оче­редь проблемой теоретической химии. Задача эта заключается в том, чтобы на оснозе теории строения химических соединений предсказы­вать конкретные электрические свойства материалов и таким обра­зом обеспечить возможность их направленного синтеза.

Развитие электроники требует полупроводниковых материалов со свойствами, которым не могут уже удовлетворять классические полу­проводниковые элементы —германий, кремний и селен.

Поэтому большое развитие должны найти исследования по син­тезу новых полупроводниковых соединений, в частности высокотер­мостойких и стабильных при высоких температурах, разработка мето­дов получения их в форме совершенных монокристаллов высокой сте-лени чистоты и изучение их свойств.

Необходимость получения полупроводниковых материалов с задан­ным распределением большого количества примесей (например, силь­нолегированных, так называемых вырожденных полупроводников) требует расширения работ по кристаллохимии, химическим реакциям в твердых полупроводниках, создания теории легирования, а также усо­вершенствования методов производства и введения легирующих приме­сей высокой степени чистоты.

Развитие квантовой электроники и, в частности, повышение к. п. д. лазеров зависит от дальнейших работ по химии и технологии полупро­водниковых соединений (например, по арсениду галлия, карбиду крем­ния и др.).

Для быстрого развития микроминиатюризации электронных прибо­ров необходимо усилить теоретические работы по пленочным много­слойным полупроводниковым материалам (в частности по поликристал­лическим и эпитаксиальным пленкам и материалам для повышения. к. п. д. солнечных батарей), а также по изучению поверхностных явле­ний в полупроводниках с целью очистки и стабилизации поверхности.

Следует форсировать исследования по органическим полупроводни­ковым соединениям для изыскания полупроводниковых материалов с новыми, ценными для практического применения свойствами, в част­ности для создания фоточувствительных устройств преобразователей солнечной энергии и, возможно, квантовых генераторов.

Особенно характерной для новых материалов является необходи­мость глубочайшей их очистки от малейших следов примесей. Многие нужные свойства тел вскрываются лишь при самых глубоких степенях очистки от примесей, количество которых подчас не должно превышать миллионных, а иногда и миллиардных долей процента (например, при устройстве полупроводниковых приборов). Не только электронные, но, и механические свойства материалов в сильной степени меняются при глубокой очистке. Так, хрупкий металлический хром делается пластич­ным, многие свойства полимерных материалов резко улучшаются при очистке мономеров до сотых, а иногда и тысячных долей процента со­держащихся в них примесей.

Жаростойкость материалов при сохранении их прочности в значи­тельной мере зависит от чистоты материалов. Здесь необходима очист-аса до 10~'—10~"3%. Таким образом, одной из основных задач в области

НАУЧНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ХИМИИ

97

создания новых материалов является нахождение методов получения ультрачистых веществ и методов определения степени их чистоты, а отсюда — выведения закономерностей: чистота — свойства.

Эти ультрачистые материалы необходимы сейчас в сравнительно небольших количествах для целей новой техники, но нужны в массовом количестве при производстве полимеров или огнеупоров для металлур­гической, стекольной, а отчасти и химической промышленности. В бу­дущем же в связи с созданием новой энергетики понадобится самая глубокая массовая очистка полупроводников и других специальных ма­териалов. Я имею в виду разработку новых преобразователей тепловой энергии в электрическую — таких, как термоэлектрические, магнито-гидродинамические генераторы электрической энергии, а также солнеч­ные батареи для преобразования солнечной энергии в электрическую. Весьма чистые материалы нужны для атомных электростанций, а в дальнейшем они потребуются и для термоядерных. Несомненно, что еще в нашем веке ученые и инженеры разработают пути использования не­исчерпаемых запасов термоядерной, солнечной энергии и подземного тепла. Одной из важнейших предпосылок для этого является создание нужных для этих целей массовых' специальных материалов. Следует добавить также — дешевых и глубоко очищенных.

Таковы некоторые проблемы, стоящие сейчас перед химией. Я остановлюсь еще только на вопросе об организации плодотворного взаимодействия в области химии ученых, работающих в Академии наук СССР, в республиканских академиях, в институтах государственных комитетов, министерств и в вузах. В части теоретических исследований эта задача поручена Академии наук СССР. Это для нас центральная проблема. Здесь нужен коллективный мозг. Машинный мозг у нас есть, ко надо создавать и коллективный мозг ученых. Как это сделать? Мы хотим решить проблему с помощью довольно старого принципа — соз­дания при Академии наук СССР специализированных научных советов, сеть которых сейчас уже утверждена. Как эти советы должны работать, чтобы реально способствовать развитию коллективной творческой мысли?

В советы должны входить руководящие ученые, независимо от си­стемы, в которой они работают. Мы не хотим этим советам придавать организационных функций. Их работа должна заключаться в прове­дении научных дискуссий по соответствующим разделам науки, в обсуж­дении и объективной оценке достигнутых результатов, что должно при­водить к рекомендациям по плану научных работ, изменениям этого плана в ходе исследований. Это должны быть живые, горячие дискус­сии, из которых рождались бы коллективные творческие выводы. Такие заседания будут не отвлекать ученых от их научной деятельности, а помогать ей, сделают научные советы подлинными органами нашей об­щественности. Думаю, что такая деятельность советов явится здоровой основой координации науки.