Чтение онлайн

Подчеркнем: когда мы имеем дело с материалом (например, трогаем его руками или храним в нем продукты), мы имеем дело не с ним, а с его поверхностью. А это не одно и то же! Алюминий — тот же калий, только покрыт прочной оксидной пленкой, и его не приходится хранить в пузырьке под слоем керосина.

Нанотехнологии — это в том числе и технологии изменения свойств материалов за счет изменения его поверхности. Мы либо изменяем структуру поверхности, ее строение, либо наносим на поверхность тончайшие слои чего-то другого. И свойства материала на поверхности меняются, причем зачастую принципиально. Поэтому с нанотехнологиями мы получаем что-то вроде алюминиевой кастрюли, только наоборот. В кастрюле мы были хорошо знакомы с поверхностью, но плохо знали, что скрывается под ней. А в нанотехнологиях мы можем иметь дело с вполне знакомыми материалами, поверхность которых — что-то совсем другое. И у нас есть шанс обмануться. Представьте, что мы держим в руках привычную, как нам кажется, вещь, например резец для обработки сверхтвердых материалов, думаем, что это — привычная нам сталь, свойства которой нам хорошо знакомы. А это и сталь и не сталь! Нет, «внутри» она такая же, а вот поверхность стали уже нечто совсем другое — ведь именно этого мы добивались, изменяя ее свойства, например твердость. Но где гарантия, что мы не изменили — ненамеренно — и других свойств поверхности? Впору писать этикетки-напоминания, как это теперь часто делают: «Внимание: привычный нам материал может нас обмануть».

И действительно, мы можем не ожидать от него опасности. Ведь многие из нас держали сверла в руках и знают — это вполне безопасно, не надо только руки сверлить! Конечно, сверла, покрытые специальным покрытием, как правило, безопасны. Но в этом «как правило» и скрыт наш риск. Если все делать «по инструкции», вряд ли стоит ожидать каких-нибудь неприятностей, кроме какой-нибудь специфической аллергической реакции. Но мы не роботы. Обязательно что-нибудь придумаем и попробуем, например просверлить магниевый сплав [14] .

Итак, наноматериалы таят в себе опасность. Привычные нам вещи становятся не тем, что мы привыкли от них ожидать. Наш «опыт» может нас подвести. Только мы не всегда знаем как, где и когда!

Появление новых материалов всегда таило в себе опасность. Человечество уже сталкивалось с подобной проблемой. Во второй трети XX в. в нашу жизнь стремительно ворвались синтетические материалы органической химии. Корпус и клавиатура компьютера, на котором писалась эта книга, как раз и сделаны из таких материалов. Это пластики или пластмассы. Данные материалы оказались нам крайне полезны. Они хорошо обрабатываются — деталь или изделие можно вылить или формировать за счет высокой температуры, а не точить, как это мы делали с металлами. Они оказались хорошими изоляторами, никого сегодня не удивляет оплетка электропроводов из такого материала. Некоторые из них оказались достаточно прочны, чтобы делать прочные вещи. Но… Этих «но» — множество.

Все мы знаем о вреде «китайских» игрушек. Нет, конечно, дело не в том, что эти игрушки произвели именно в Китае — стране с великой культурой — или на подпольном заводике в подмосковном городе Долгопрудный — городе с высокими научными и технологическими традициями. Просто среди возможных материалов, удобных для производства игрушек, оказались материалы, со временем или под воздействием света «стареющие». Старение — это процесс разложения материала с выделением вредных, часто ядовитых, продуктов распада. И именно из этих материалов недобросовестный производитель производит детские игрушки, а недобросовестный продавец их продает. И добавим: недобросовестная мама уступает тормошащему ее ребенку, поддаваясь детскому «ну, мама, купи…». Повторимся — дело не в том, что игрушки «китайские». Дело в том, что большая часть производителей, продавцов и — что часто упускают из виду — покупателейво всем мире недобросовестна! И добросовестными они становятся с огромным трудом. Ведь производителю выгодно взять дешевый и удобный материал. Продавцу удобно продать относительно недорогую игрушку — ведь выглядит она вполне качественной. Покупателю дорогая игрушка была бы вообще не по карману. Да и думает он совсем не о том, что детям нужны другиеигрушки — не те, которые ему навязывают реклама и продавцы.

Вот и ответьте теперь сами на вопрос: а почему с наноматериалами будет иначе? Неужели и производитель, и продавец, и покупатель будут другими: обуреваемыми чувством ответственности и не стремящимися к выгоде за счет других? Конечно, когда мы делаем ракеты, мы более ответственны [15] . Но вдруг дело и до «игрушек» дойдет!

Удивительно, но именно пластики демонстрируют нам и обратную сторону этой проблемы. Обратная сторона — это наша попытка избавиться от недостатков, в данном случае — от способности пластиков разлагаться. Вот мы разработали материалы, которые не разлагаются от солнечного света (а это действительно так). Пусть они дороже, сложнее в использовании, т. е. частью преимуществ, которых мы добивались, мы поступились. И приняли меры, чтобы «вредные» материалы не применяли — запретили их использование, тщательно следим за тем, чтобы никто не применял разлагающиеся пластики. Но хорошо ли это? Как оказалось, вовсе нет. К сожалению, это привело нас к новой проблеме — проблеме «пластиковых пакетов».

Массовое производство пластиковых пакетов, которые нам бесплатно или за небольшие деньги представляют магазины при покупках, — отличительная черта нашего времени. Ушли в прошлое авоськи и хозяйственные сумки — их сменил его величество одноразовыйпластиковый пакет. И действительно, зачем нам носить свою сумку, ведь это же неудобно.

Но вот беда. Пакетов стало так много, что они составили значительную часть нашего мусора — а мусор «одноразовым» не бывает. Тем более что такой пакет разлагается очень и очень долго. Ведь мы его таким сделали: он должен быть безопасным с точки зрения выделения вредных примесей, тех самых вредных примесей, за которые мы ругали «китайские» игрушки — мы же в него пищевые продукты кладем. И, естественно, лишь на то время, которое нам нужно, чтобы сходить в магазин: никто не говорит о том, что при долгом разложении в итоге токсичных веществ выделится меньше.

И накапливаются наши пакеты, загрязняя планету, — там, где мы их нечаянно обронили или беспечно бросили, там, куда их принесло ветром или прибило прибоем. Лежат себе у реки, на лесной полянке, на пляже и не разлагаются. Лежат и на полигонах — так застенчиво мы называем громадные отвалы свозимого мусора. Уж нет в живых того, кто бросил пакет, а «напоминание» о нем живет — тот мусор, который он оставил своим потомкам. Ведь не банановая шкурка — не гниет.

Пластики как новые, искусственные материалы демонстрируют нам ту принципиальную сложность, которая связана с созданием неестественных, чуждых природе, материалов, а такими и являются все наноматериалы. Избегая одной проблемы, мы тут же становимся жертвами другой. Обязательно! Эту ситуацию образно можно назвать дилеммой «головы и хвоста»: голову выдернул — хвост увяз, хвост выдернул — голова увязла, т. е. пластики или не разлагаются, или травят нас удушливыми газами. Авторы не утверждают, что эта дилемма неразрешима в принципе. Просто на ее решение нужно время, нужно затратить усилия, другие ресурсы и немало. Пройдет 40 лет и более, и возможно, проблема перестанет быть столь острой. Тот, кто помнит запах первых отечественных болоньевых курток шестидесятых (сегодняшние «китайские» игрушки по этому «параметру» все же здорово не дотягивают), тот понимает, насколько мы сегодня успешны в решении этой проблемы. Но это не отменяет самой проблемы относительно новых материалов — как сегодня, так и на длительную перспективу.

В подтверждение можно привести еще один пример.

Пластики применяются для изоляции. И там, «где есть электричество», их применяют для обеспечения безопасности людей. Этого требуют нормы электробезопасности. Однако многие из пластиков горят. И их применение запрещено, но уже другими нормами — противопожарными. Выход, казалось бы, прост: применить пластик, который не горит, благо такие пластики есть. Но пластики не горят за счет содержания в них фтора — все, что могло бы гореть, связано с фтором; а фтор — более сильный окислитель, чем кислород, вот пластик и не горит в 21 %-й кислородной атмосфере. Но этот, так сказать, выход — классическая демонстрация нашей дилеммы «голова-хвост». Гореть-то он не горит. Но вот, если что горит рядом, а гореть всегда есть чему, — он хорошо разлагается от температуры соседнего горения. И выделяет фтор и его ядовитые соединения! От огня при пожаре вы, может, и не погибнете, а вот от дыма, содержащего соединения фтора, — наверняка! И эти материалы также запрещены противопожарными нормами. Получается, что по одним нормам вы должны покрыть металлические проводящие поверхности пластиком — чтобы током не «шарахнуло», по другим — пластики применить нельзя: одни горят, другие травят. Этот казус не решен и сегодня. За пожарную безопасность нового здания проектировщик вынужденно берет ответственность на себя — в надежде, что пожара не будет. А пожарные знают — не так страшен огонь, как дым. Берегитесь дыма — вот лейтмотив современного пожарного дела.

Итак, наш опыт, касающийся появления принципиально новых, не встречающихся ранее в природе материалов, говорит нам в отношении нанотехнологий следующее.

Во-первых, будь осторожен, не доверяй своему опыту, наш опыт — обманщик (вот ведь как интересно получилось, ранее мы, прежде всего, полагались именно на опыт). То, что кажется привычным и понятным, таковым не является.

Во-вторых, в погоне за столь желаемыми преимуществами и новыми возможностями, которые нам дают новые материалы, основанные на новых технологиях, всегда полезно помнить принцип: хвост вытащил — голова увязла. Решенная сегодня проблема — обязательно источник новой.

А в сумме: главный риск применения новых материалов в том, что риска мы часто и не видим. А он есть! Обязательно. Следи за хвостом!

Риск опыта — «привычные и знакомые» материалы могут быть не тем, к чему мы привыкли.

Риск незнания — поведение новых материалов может быть неожиданным и иметь непредсказуемые последствия.

Риск добросовестности — новые материалы служат источником возможного недобросовестного поведения как производителя, так и потребителя.

Риск преодоления риска — решая одну проблему, порождаешь другую.

Конечно, есть риски, которые мы осознаем и понимаем, которые мы учитываем уже сегодня, которые мы пытаемся оценить и предотвратить. Вот тому пример.

Нанотехнологии, что называется, генетически связаны с манипулированием наночастицами и их совокупностью, нанопорошком — огромным количеством наночастиц примерно одинакового или различного размера. Нанопорошок применяется для создания множества самых различных наноматериалов. Это и нанокомпозиты на основе специальных пластиков с добавлением упрочняющих нанодобавок (употребляют мудреное слово «препреги»), это и покрытие поверхностей нанопорошком, это и создание керметов [16] — спекание смеси нанопорошков металлов в металлокерамику. Это и многое другое — конечно, если использовать наночастицы «похитрее», такие, например, как дендримеры (дендримеры подробно описаны в п. 2.1 «Фрактальная симфония»). Но факт остается фактом. При производстве нанопродукции часто используется нанопорошок. А бывает, что наноматериал содержит этот наноразмерный порошок в себе (так, например, устроены нанокомпозиты).