Чудесные кристаллы - страница 9

Как же удалось сделать титанат бария пьезоэлектрическим веществом? Ясно, что для этого нужно было повернуть все кристаллики так, чтобы они были направлены более или менее одинаково. Это было сделано при помощи электрического поля.

В недрах земли титанат бария встречается очень редко, и поэтому его получают искусственным путем. Смесь двух минеральных веществ — углекислого бария и двуокиси титаната — обжигают при очень высокой температуре. Получается желтовато-белая масса, которая по своему виду и механическим свойствам напоминает обыкновенную глину. Этой массе, как и глине, можно придать любые размеры и формы. В то же время она будет механически прочная и нерастворимая в воде, как и любое керамическое изделие. Вот за это сходство с керамикой титанат бария и получил название пьезокерамики.

Чтобы титанат бария приобрел пьезоэлектрические свойства, обожженную массу помещают в сильное электрическое поле, а затем охлаждают. Под воздействием электрического поля происходит поляризация кристалликов титаната бария, их диполи занимают одинаковое положение, а после охлаждения «замораживаются» в этом состоянии.

Замечательными свойствами обладает пьезокерамика. В процессе изготовления ей можно придать любую форму. Но в то же время она чрезвычайно прочна, а главное, не боится влаги. Пьезоэлектрический эффект у титаната бария в 50 раз больше, чем у кварца, а стоимость его в 100 раз меньше. Пьезоэлектрические пластинки из титаната бария можно изготовлять в больших количествах, потому что сырья для этого сколько угодно.

Вы познакомились с основными видами и свойствами пьезоэлектрических веществ, узнали природу пьезоэлектричества. Где же и каким образом используется это явление в военном деле и в народном хозяйстве?

Начало практическому применению пьезоэлектричества было положено работами знаменитого французского ученого Поля Ланжевена. Рассказом об этих работах, которые проходили при весьма любопытных обстоятельствах, мы и продолжим паше знакомство с пьезоэлектричеством.

В самом начале первой мировой войны произошло трагическое событие. Три английских крейсера стали жертвой немецкой подводной лодки. Они были потоплены один за другим почти одновременно. Так начали действовать подводные лодки — новая грозная и активная сила в войне на море.

Успешность боевых действий подводных лодок непрерывно росла. Особенно усердствовали немецкие подводники. Не проходило и недели, чтобы немецкие подводные пираты не пускали ко дну французский или английский корабль. Но наибольшее число потерь было среди безоружных транспортов и пассажирских судов. Поэтому такие государства, как Англия и Франция, экономика которых почти целиком зависела от морских перевозок, приложили немало усилий для организации борьбы с подводными лодками.

Самое худшее заключалось в том, что подводные лодки были невидимы и надводные корабли не успевали принять меры к защите. Ведь подводную лодку в подводном положении можно обнаружить невооруженным глазом в исключительно прозрачной воде на глубинах не более 10–15 метров, находясь над нею, а на больших глубинах и ночью лодка совершенно невидима.

Было ясно, что для успешной борьбы с подводными лодками необходимы прежде всего приборы, способные обнаруживать их под водой.

Вскоре такие приборы были созданы. Это сделал знаменитый французский ученый-физик Поль Ланжевен. В 1918 году он вместе с русским инженером К. Шиловским предложил использовать для обнаружения подводных лодок ультразвуковой пьезоэлектрический излучатель.

Своими работами по пьезоэлектричеству и ультразвуку Поль Ланжевен открыл первую страницу в истории целого ряда наук и технических отраслей. Сюда в первую очередь относится гидроакустика — наука, занимающаяся изучением звуковых явлений в воде.

Любопытны обстоятельства, при которых приходилось работать Ланжевену и его сотрудникам. Опыты с ультразвуком Ланжевен проводил в бассейнах, наполненные морской водой. Работы, конечно, были тщательно засекречены. Чтобы сбить немецких шпионов с толку, был пущен слух, что опыты проводятся с мифическими «лучами смерти», а стало быть, подходить близко к бассейнам опасно для жизни. Для большей убедительности этого слуха в бассейн напустили рыб. Каково же было изумление Ланжевена, когда во время опытов он увидел, что рыбы погибли. Ультразвуки действительно оказались «лучами смерти».