Сверхпрочные стекла и сеновязальный шпагат

Возможно, в силу особенностей университетского образования или по каким-то другим причинам в молодости очень хочется заниматься ниспровержением старых теорий и созданием новых. А о практической значимости своей работы задумываешься как-то меньше, это кажется менее интересным и важным. С возрастом все меняется наоборот – очень хочется увидеть практическое воплощение своих трудов при жизни, хотя остаётся все меньше и меньше времени. А с новыми теориями становится похуже – мешают накопленные опыт и инерция мышления.

Поскольку реализация идей на практике требует немало времени и усилий, то неплохо об этом задумываться смолоду. Каргин это очень хорошо понимал и поэтому с самого начала старался привить своим университетским ученикам вкус к использованию научных разработок в народном хозяйстве и навыки взаимодействия с так называемыми «отраслевыми», то есть ориентированными на промышленность, институтами. В Советском Союзе такие институты фокусировали свои усилия на прикладных вопросах и стояли на полпути между «чистой» наукой и практикой. По современным меркам они помогал преодолевать «долину смерти», которая во всем мире отделяет научную идею от её воплощения в полезном продукте.

После постановления майского пленума ЦК КПСС 1958 года о развитии химии в нашей стране Валентин Алексеевич Каргин очень многое сделал для создания в Советском Союзе инновационной полимерной промышленности. Большую роль в этом сыграл Дзержинский институт хлорорганических продуктов и акрилатов (впоследствии НИИ химии и технологии полимеров имени академика В. А. Каргина). Уже в конце 50-х годов Каргин начал посылать своих учеников, включая отца, Платэ, Бакеева и других, на практику в Дзержинск для того, чтобы привить им соответствующие навыки. А в середине 60-х годов по рекомендации Каргина директором Дзержинского института был назначен его другой ученик Сергей Алексеевич Аржаков,  которому в то время было всего 30 лет.

Одна из важных задач, на которой сосредоточился Каргин в Дзержинске, была связана с авиационной промышленностью. Появление новых реактивных сверхбыстрых самолетов потребовало использования стекол с высокой прочностью для защиты кабин пилотов. Уже в то время были известны так называемые «триплексы», которые при ударе не крошились, а сохраняли свою форму. Однако ставить их на советские самолеты было нельзя – триплексы были тяжелые, а у наших самолетов были недостаточно мощные моторы, и поэтому остро стояла задача снижения полетного веса – боролись за каждый килограмм. Полимерные же стёкла того времени были недостаточно прочными и в процессе старения мутнели и теряли прозрачность. Это происходило за счет образования так называемых «крейзов» – маленьких дефектов в стекле, которые рассеивали свет и из-за которых стекло приобретало серебряную окраску (поэтому их называли также «трещины серебра», хотя серебра в них, конечно, не было). Каргин впервые решил проблему крейзования, используя полимеры с высокой температурой стеклования, и создал на то время самые лучшие в мире органические стёкла. Когда советский летчик угнал Миг-25 в Японию, американцев, которые быстро заполучили этот самолет, больше всего поразили именно каргинские стекла.

После скоропостижной смерти Каргина в октябре 1969 года его ученики внезапно осиротели. Казалось, начатые учителем дела остановятся на полпути, а его школа неизбежно иссякнет. Остро встал вопрос – как жить дальше? Ответ лежал на поверхности – сохранять традицию и крепить дружбу между последователями Каргина. За год до смерти Каргин сумел добиться избрания отца в Академию наук. Когда Каргин умер, отцу было всего 35 лет, но академическое звание и доверие Каргина, по существу наметившего его своим преемником, безусловно сыграли определяющую роль в последующих событиях. Ключевым стало решение ректора МГУ И. Г. Петровского назначить отца руководить кафедрой высокомолекулярных соединений – последним и любимым детищем Каргина. Именно тогда возникла и на всю жизнь сохранилась крепкая дружба между молодым директором Дзержинского института и молодым заведующим университетской кафедрой. О человеческой составляющей этого периода лучше рассказал сам С. А. Аржаков. Но я хочу подчеркнуть, что в этом случае, наверное, еще больше, чем в каком либо другом, интересы дела тесно переплелись с глубокой взаимной привязанностью и духовным родством.

Отец стал появляться в Горьком как по часам, каждый месяц. Интенсивные научные обсуждения переходили в ночные бдения, в ходе которых эти обсуждения продолжались. Среди решавшихся задач было укрепление ударной прочности органических стекол. Высокая упругость уже была достигнута Каргиным за счет повышения температуры стеклования. Дальше можно было повысить прочность только за счет создания специальных композитов, например, армируя стекло, наподобие бетона. Но как это сделать, сохранив прозрачность и легкость органического стекла? В итоге было найдено простое решение. При получении стекла, по совету отца, стали проводить полимеризацию ступенчато – сначала до получения достаточно плотной, но все же не твердой массы полимера, который оказывался при этом пропитан еще не вступившим в реакцию мономером. Потом в присутствии этого избыточного мономера стекло растягивали, вызывая ориентацию уже сформированных цепей, а затем доводили полимеризацию до конца. Получавшееся в этом случае стекло было как бы самоарминовано ориентированными цепями.

Отец приносил домой пластиковые стаканчики, сделанные из такого материала, клал их на пол боком, а потом вставал всем своим весом, и даже чуть подпрыгивал – стаканчики, несмотря на довольно тонкие стенки, не крошились. Отец торжествующе показывал мне этот опыт и радовался моему искреннему восхищению. Сергей Алексеевич стал появляться у нас дома. Сильный, умный, прекрасно образованный и вместе с тем исключительно скромный человек, он пользовался очень большим уважением как папы, так и мамы, и эти чувства сохранились на всю жизнь. Сергей Алексеевич стал для отца мерилом нравственности, отношения к делу, людям и Родине, надежным и доверенным советником во многих ключевых вопросах. Мне кажется, что это отношение было взаимным. В начале 80-х годов отец убедил Аржакова перебраться из Дзержинска в Москву, пошел в Отдел химии ЦК и Минхимпром и договорился, чтобы того взяли директором Института лакокрасочной промышленности. Очень радовался переезду семьи Аржакова в Москву... Сегодня, когда я приезжаю в Москву и захожу в лабораторный корпус «А» МГУ, я всегда останавливаюсь у Сергея Алексеевича, ныне профессора кафедры высокомолекулярных соединений, чтобы рассказать ему о своих делах, новостях, иногда проблемах. Но это уже другая история.

В конце 70-х годов жизнь свела отца с Александром Сергеевичем Чеголей – в то время молодым директором Института синтетического волокна, расположенного в старинном русском городе Твери, переименованным при советской власти в Калинин. Чеголя был одаренным и ярким человеком, безусловно честолюбивым и по тем временам занимавшим весьма крупный пост, так как Институт синтетического волокна был одним из головных институтов Минхимпрома СССР. Он был членом бюро Калининского обкома партии, хотя сомневаюсь, что слишком «идейным», но очень деловым, энергичным и «пробивным». В своем отраслевом институте, обладавшем немалыми производственными возможностями, он стремился добиться практического результата за cчет научных исследований. Отец выдвинулся тогда уже в число ведущих полимерщиков страны и знакомство с ним было для Чеголи настоящей находкой. В свою очередь, отец следовал традиции своего учителя и всячески стремился укреплять связь университетской науки с практикой. Их знакомство c Чеголей вскоре переросло в дружбу, скреплённую общим делом.

Чеголя и его сотрудники занимались волокнами на основе полипропилена и именно он сформулировал перед отцом задачу – укрепление прочности, или, как говорят полимерщики, «модульности» таких волокон.  Отец привлек к решению этой задачи своего друга, ученика Каргина и будущего академика Николая Филипповича Бакеева. В Карповском институте под руководством Бакеева была решена похожая задача – повышение прочности полиэтилена. Дело в том, что полимеры – длинные молекулы, при затвердевании складываются в маленькие кристаллики, «кристаллиты», размеры которых меньше, чем длина цепи самого полимера. (1) Поэтому отдельные кристаллиты соединены друг с другом незакристаллизованными аморфными участками полимерных молекул – так называемыми «проходными цепями». Если проходных цепей мало и они перепутаны друг с другом, то при приложении механической нагрузки они легко разрываются и материал оказывается непрочным. Бакеев с сотрудниками обнаружили, что можно избегать перепутывания проходных цепей, если вести синтез полиэтилена при пониженной температуре так, чтобы образующиеся полимерные молекулы кристаллизовались уже в процессе синтеза. Если потом после формирования волокна его правильно вытягивать в одном направлении, то проходные цепи ориентируются, близко подходят и прочно прилипают друг к другу. В результате прочность всего материала существенно увеличивается.

Вскоре, однако, стало ясно, что этот подход не годится для укрепления полипропилена, который в отличие от полиэтилена не кристаллизуется в процессе синтеза, а при последующей кристаллизации уже сформированного полимера образует много перепутанных проходных цепей. В поисках решения папа и Бакеев стали регулярно, раз в месяц ездить в Калинин, встречаться и обсуждать с сотрудниками Чеголи. С ответными визитами приезжал и Чеголя, и иногда останавливался у нас на квартире. Они были молодые, моложе чем я сейчас, казалось очень здоровые, и надо признаться, весьма крепко и с удовольствием нарушали «спортивный режим». При этом, однако, по мере развития нарушения их разговоры не переходили на политику или другие малозначащие вопросы. Папа неизменно сводил обсуждение к научным проблемам, которые занимали их днём. Мама, по-моему, скрепя зубы, но все же достаточно благородно переносила подобные посиделки. В одну из таких посиделок им в голову пришло решение проблемы полипропилена.

Оно заключалось в том, чтобы формировать полипропиленовое волокно при сильном переохлаждении. В этих условиях формируется очень много кристаллитов и они получаются маленькими, c большим количеством свисающих аморфных цепей. Поскольку такие кристаллиты имеют несколько вытянутую форму, при последующем вытягивании волокна они ориентируются вдоль приложенной нагрузки и плотно прилипают друг к другу. В результате прочность волокна резко возрастает. Идея была апробирована и оптимальные параметры процесса были быстро установлены сотрудниками Бакеева. Чеголя решительно претворил идею в жизнь. И очень скоро в Советском Союзе появился высокомодульный сеновязальный шпагат, аналогов которому по механическим свойствам ни тогда, ни даже, кажется, сейчас не было нигде в мире. Здоровые мотки этого сеновязального шпагата, окрашенного для привлекательности в малиновый цвет, появились у нас дома, и мы пользовались этими опытными образцами сверхкрепкой верёвки для домашних целей по крайней мере еще лет 15. В масштабах страны внедрение высокомодульного полипропиленового волокна принесло значимый экономический эффект. В течение многих лет подавляющая часть дивидендов от изобретений всего Московского университета (если не ошибаюсь, свыше 90 %) была результатом внедрения этого волокна. Когда я был студентом, ректор МГУ, к моему тайному удовольствию, вспоминал об этом шпагате почти в каждом выступлении.

Судьба самого Чеголи сложилась нетривиально. В начале 80-х годов его обвинили в хозяйственных нарушениях, отстранили от работы, вывели из бюро обкома партии. Сейчас трудно сказать, в чем там было дело. Рассказывали, что не пришелся Александр Сергеевич со своим сильным и своевольным характером ко двору тогдашнему секретарю Калининского обкома партии. Время было суровое, в очередной раз «закручивали гайки», была развернута кампания по всей стране, и Чеголя явно «попал под раздачу». Он пришел к отцу, поклялся в своей невиновности, и отец ему поверил. Стал единственным, кто не отвернулся от Чеголи, вокруг которого тут же образовался вакуум. Отец же звонил, встречался по чеголиному вопросу на разных уровнях, всячески его поддерживал. Ему намекали, говорили впрямую, что лучше бы он с этим делом не связывался, что это может повредить его карьере, но это еще больше его укрепляло в необходимости поддержки товарища. Кончилось это тем, что за дело Чеголи взялся хороший адвокат, и оно прекратилось. Вскоре Чеголю назначили на высокий пост в Минхимпроме СССР, он стал заместителем министра, а в 90-е годы некоторое время руководил кафедрой на химфаке МГУ.

Надо сказать, что случай с Чеголей был не исключением, а скорее правилом в отношениях отца со своими друзьями и коллегами. Отец вообще был замечательным товарищем и другом. В юности на него произвела огромное впечатление книга Эриха Марии Ремарка «Три товарища». Следуя этой книге, он был романтиком и даже идеалистом в дружбе, и всегда боролся за своих за друзей до конца. А когда помимо дружбы его связывало общее дело, это придавало его чувствам дополнительную силу и казалось, что он ради дела и дружбы мог свернуть горы.


(1) Чтобы быть точным, к кристаллизации способны только так называемые «стереорегулярные» полимеры, но именно из них и стараются получить волокна и другие прочные материалы.


На фотографии: Академик Валентин Алексеевич Каргин, основатель крупнейшей и наиболее известной в мире советской научной школы в области полимеров.


Глава из "Повести о Настоящем Отце"
(Впервые опубликована в книге: Академик Виктор Александрович Кабанов. Человек, ученый, эпоха / Составитель проф. А.В. Кабанов. — Москва: Физматлит, 2014. — 275 с. + 48 с. вклейка с. — ISBN ISBN978-5-9221-1537-7)