Кругозор
Как работает клей и липкие жидкости
22 октября 712 просмотров
Кругозор
Как работает клей и липкие жидкости
22 октября 712 просмотров

Антон Бахарев
Антон Бахарев

Сегодня в посте — небольшая научпоп-вечеринка, посвященная липкости жидкостей:) Заходите, будет интересно. Мы готовились по книге «Жидкости», рекомендуем ее всем, кто хочет знать, как устроен мир.

Липкость



Жидкости

Многие жидкости обладают липкостью: если потрогать их пальцем, то они прилипают к нему. Вспомните масло, воду, мыло и мед. К счастью, есть вещи, к которым жидкости прилипают лучше, чем к нам; именно поэтому полотенца выполняют свою функцию. Когда вы принимаете душ, вода ручейками стекает по телу, прилипая к вашей коже, вместо того чтобы отскакивать от нее. Когда же вода вступает в контакт с волокнами полотенца, они действуют как крохотные фитильки. Фитиль свечи всасывает наверх жидкий воск, а микрофитильки полотенца отсасывают воду с вашего тела. Кожа становится сухой, а полотенце мокрым.

Липкость жидкостей, следовательно, не есть свойство, присущее им изначально; оно определяется их взаимодействием с различными веществами. Смочите палец, дотроньтесь им до какой-нибудь пылинки — и она прилипнет к пальцу и будет держаться на нем, пока вода не испарится. Вода теряет липкость, когда испаряется, — именно поэтому она не может быть клеем. Клеи — изначально жидкости, но со временем затвердевают, навсегда скрепляя предметы.

Краска — тоже клей

Наши доисторические предки изготавливали пигменты, например измельченный древесный уголь или цветные минералы вроде охры, и использовали их для рисования картин на стенах пещер. Чтобы пигменты приставали к стенам, люди смешивали их с различными липкими субстанциями, например жиром, воском и яйцом. Так были изобретены краски. По сути это цветные клеи, и самые ранние из них были достаточно устойчивы, чтобы продержаться тысячи лет. Некоторые из древнейших дошедших до нас пещерных рисунков находятся в пещерах Ласко во Франции, возраст их оценивается примерно в 20 000 лет.

Племенные культуры давно используют разноцветные липкие субстанции как краски для лица — немаловажной части как священных ритуалов, так и войны. Сегодня эту традицию продолжает современная косметическая промышленность. Губная помада, например, делается из пигментов, смешанных с маслами и жирами, которые помогают красителю прилипать к губам.

Получение клея, способного держаться на губах несколько часов, но при этом легко удаляться с них при необходимости, всегда стояло на повестке дня; то же можно сказать и о подводке для глаз, и о любом другом виде макияжа. Эта задача иллюстрирует одну из главных тем в разработке клея: отсоединение зачастую не менее важно, чем приклеивание.

Природный клей

Деревья — прекрасные поставщики всего липкого. Сосны выделяют капли смолы, из которой выходят хорошие клеи. Популярное уже тысячу лет связующее вещество гуммиарабик получают из аравийской акации. Смола босвеллии, известная как ладан, — клей с особенно приятным запахом. Еще одна ароматическая смола, мирра, происходит из колючего дерева коммифоры. Смолы часто использовали в составе лекарств, а также духов, возможно потому, что их активные химические элементы, подобно фенолам, обладают мощными антибактериальными свойствами. Ладан и мирра так высоко ценились в античности, что их нередко дарили королевам, королям и императорам.

Липкость древесных смол не случайна.

Такими они стали в процессе эволюции, чтобы растения имели возможность ловить насекомых. Так что смолы для деревьев — важный инструмент защиты. Ювелирный янтарь — окаменевшая древесная смола, и в ней часто присутствуют идеально сохранившиеся насекомые и кусочки случайного мусора.

Коллаген

Посмотрите на птиц: их крылья не скручены болтами или шурупами. Их мышцы, связки и кожа держатся за счет молекул семейства химических веществ, известного как белки. Наши тела тоже связаны ими. Один из важнейших белков называется коллагеном.

В телах животных коллагеновые молекулы удерживаются вместе, образуя прочные волоконца, из которых состоят сухожилия, кожа, мышцы и хрящи. Именно клеи животного происхождения заменили древесные смолы в качестве основы древних человеческих технологий. Египтяне, например, использовали костный клей при изготовлении мебели и декоративных инкрустаций.

Древнеегипетская фанера

К тому же они, судя по всему, первыми придумали использовать клей, чтобы обойти одну из главных механических проблем древесины: волокнистость. Из-за этого свойства древесина, как правило, прочна поперек волокон, но может легко раскалываться вдоль. Это полезно, если вы колете дрова, но, когда вы строите дом, делаете стул, скрипку, самолет, да что угодно из дерева, возникает серьезная конструкторская проблема. Чем тоньше деревянная деталь, тем сложнее ее изготовить.

Как ни странно, решение — разрезать древесину на еще более тонкие куски, называемые шпоном. Первыми делать шпон научились египтяне. Они укладывали его куски друг на друга, и волокна нового слоя оказывались перпендикулярны волокнам предыдущего. Так создавались куски древесины, у которых не было слабого направления: мы сегодня называем это фанерой.

Суперклей

Цианоакрилатный клей больше известен как «суперклей», и это очень странная жидкость. Она представляет собой масло и ведет себя соответственно. Но при контакте с водой молекулы H2O реагируют с цианоакрилатом. Они вскрывают двойную связь, которая скрепляет молекулу, и дают ей возможность прореагировать с другой молекулой цианоакрилата. При этом возникает двойная молекула с дополнительной химической связью, готовой прореагировать еще с чем-нибудь. Так, собственно, она и делает: реагирует со следующей молекулой цианоакрилата с образованием тройной молекулы с очередной свободной связью, которая реагирует со следующей молекулой и т. д. Эта цепная реакция продолжается с образованием всё более длинной и взаимосвязанной молекулы.

Это само по себе достаточно хитроумно, но становится еще хитроумнее, если учесть, что для превращения тонкого слоя цианоакрилатной жидкости в твердое покрытие достаточно водяного пара, который уже есть в воздухе. Если многие клеи не работают во влажной среде, поскольку вода не дает им прилипнуть к поверхности, то суперклей работает где угодно.

Как известно всякому, кто имел дело с таким клеем, им до нелепости просто склеить собственные пальцы; именно поэтому химики ищут способ, который позволил бы быстро и удобно избавляться от суперклея.

Но если оставить пальцы в стороне, то на клее сегодня держится многое в этом мире, и велика вероятность того, что дальше будет еще больше.

Узнать много нового: «Жидкости».

Картинки: pixabay

Рубрика
Кругозор

Похожие статьи