Научный полк
22.06.2021
Источник: КОММЕРСАНТЪ, 22.06.2021, Ольга Макарова, пресс-служба ИФХЭ РАН
Памяти тех, чьи научные работы помогли Советской армии разгромить фашизм
На второй день после нападения фашистской Германии на Советский Союз состоялось внеочередное расширенное заседание президиума АН СССР. Академики обратились в Государственный комитет обороны с письмом, в котором подчеркивали необходимость привлечь к научным работам для фронта все силы ученых и инженеров, работающих как в теоретических, так и в отраслевых институтах.
Наука — фронту
Президент Академии наук СССР (1936–1945) академик Владимир Комаров говорил: «Участие в разгроме фашизма — самая благородная и великая задача, которая когда-либо стояла перед наукой...»
Первоочередное значение приобрели прикладные исследования, направленные на научную помощь промышленности в условиях военного времени. Это были не только разработки новых видов оружия и конструирование средств обороны. Нужно было решать бытовые проблемы: обеспечивать технику горючим и смазочными материалами, а бойцов — теплой одеждой и обувью. В военных условиях часть заводов и источников сырья оказывалась на занятой противником территории или была разрушена, и работающим предприятиям нужно было срочно компенсировать снижение производства. Приходилось заменять дефицитные материалы более доступными и распространенными и разрабатывать новые ресурсо- и трудосберегающие технологии.
Эффект Ребиндера
В предвоенные годы член-корреспондент АН СССР Петр Ребиндер (с 1946 года академик) возглавлял в Коллоидно-электрохимическом институте (КЭИН, с 1945 года ИФХ АН СССР) лабораторию дисперсных систем. Также он заведовал лабораторией в МГУ, читал курсы в МГПУ и возглавлял кафедру физической химии в МХТИ имени Менделеева. Во время войны КЭИН был эвакуирован в Казань. Но работа не прекращалась: ни исследовательская, ни организационная.
Рассказывает дочь ученого Марианна Ребиндер: «Мы жили в Казани, и папе часто приходилось ездить в Москву. Сообщение между столицей и городами, куда были эвакуированы научные учреждения, не прерывалось. Поезда ходили, и ученые ездили в Москву на правительственные совещания».
Главные научные интересы Петра Ребиндера лежали в области исследования процессов образования дисперсных систем, их устойчивости и разрушения, поверхностных явлений на границе раздела фаз, структурообразования в дисперсных системах и молекулярного действия поверхностно-активных веществ. Ученый исследовал особенности водных растворов поверхностно-активных веществ, явления смачивания и моющего действия, стабилизацию дисперсных систем и структурообразования в них, процессов диспергирования твердых тел и управления их прочностью.
Ребиндера очень интересовали процессы разрушения твердых тел и способы изменить работу разрушения твердого тела. Он подбирал специальные жидкости, которые, будучи адсорбированы на поверхности твердого тела, резко снижали его поверхностное натяжение. В результате разрушение твердого тела происходило при намного меньшей его деформации, и работа разрушения уменьшалась на порядки.
Явление адсорбционного понижения прочности твердых тел, открытое в 1928 году, получило название «эффекта Ребиндера». Петр Ребиндер разработал физико-химические основы применения поверхностно-активных веществ в технологических процессах в самых разных областях промышленности.
Понизители твердости в бурении
В предвоенные годы Ребиндер вел работы по повышению эффективности скоростного бурения в крепких породах путем добавления специальных реагентов к промывочным растворам.
Все горные породы пронизаны множеством мельчайших трещинок. При бурении под действием режущего инструмента происходит дальнейшее развитие трещиноватости в слоях, примыкающих к внешней поверхности. Жидкость, которая хорошо смачивает поверхность микротрещин, проникает в них под влиянием капиллярного давления. Тонкая пленка жидкости на поверхностях микротрещин обладает большей энергией по сравнению с толстой пленкой, следовательно, тонкая пленка стремится к утолщению. Но в крошечной трещине утолщаться некуда. Из-за этого жидкость создает так называемое «расклинивающее давление», которое особенно велико в самых узких участках трещин, в которые только и удается проникнуть жидкости. Впервые расклинивающее давление было измерено в КЭИН в лаборатории поверхностных явлений профессором Борисом Дерягиным (с 1992 года академик).
В лаборатории Петра Ребиндера было установлено, что существуют вещества — понизители твердости, которые значительно повышают энергию смачивания и увеличивают расклинивающее действие слоев жидкости в микротрещинах. Небольшие добавки таких веществ, адсорбирующихся поверхностями разрушаемого тела, могут облегчить разрушение твердых тел под влиянием промывочной жидкости. В результате бурение происходит эффективнее, а расход долот уменьшается и появляется возможность использовать для долот менее дефицитные сплавы.
Работы были настолько важными, что при Наркомате нефтяной промышленности СССР было создано Бюро понизителей твердости. Ребиндер был его научным руководителем.
В качестве понизителей твердости использовались в зависимости от состава пород электролиты (хлористые соли алюминия, магния и натрия, карбонат натрия, едкий натр, соляная кислота) и некоторые органические вещества (углероды, мыла нафтеновых и сульфонафтеновых кислот) в концентрациях от 0,01% до 1% от промывочной жидкости.
К отработке метода приступили в 1939 году на Краснокамском нефтяном месторождении (Пермская область). В годы войны использование понизителей твердости позволило внедрять на восточных нефтяных промыслах еще более эффективные новаторские решения.
Незамерзающие смазочные материалы
В ноябре 1941 года, когда немцы рвались к Москве, сама природа пришла на помощь советским войскам. Сильные морозы обездвижили немецкую технику: танк с загустевшей в двигателе смазкой превращался в неподвижную груду железа. Самолеты не могли вылетать. Автомобили не заводились: когда моторное масло на сильном морозе превращается в густую жижу, то при запуске двигателя стартер не в состоянии сделать ни одного оборота, а аккумулятор от нагрузки сразу разряжается.
В Советском Союзе придавали большое значение созданию низкотемпературных смазочных материалов. Без них невозможно было развивать транспорт и промышленность в восточных и северных регионах СССР, где суровые зимы — не исключение, а обыденность.
Работы по совершенствованию смазочных материалов координировал Институт машиноведения им. А. А. Благонравова (в настоящее время ИМАШ РАН). По инициативе его создателя и директора академика АН СССР Евгения Чудакова в 1939 году была проведена первая Всесоюзная конференция по трению и износу в машинах; затем 12–16 мая 1941 года прошло Совещание по вязкости жидкостей и коллоидных растворов (материалы опубликованы в 1945 году).
На этом совещании лаборатория дисперсных систем КЭИН под руководством Ребиндера предложила новый подход к исследованию физико-механических свойств смазочных материалов при низких температурах. Ученые предложили отказаться от измерения температуры застывания, а вместо этого изучать температурные зависимости предельного напряжения сдвига. Эти характеристики позволили анализировать пусковые свойства смазочных масел при низких температурах, получать данные об их стекании по поверхности, сползании и др.
Дальнейшее исследование позволило сделать выводы о механизме действия широко известных присадок типа парафлоу (мыла поливалентных катионов с высшими жирными кислотами и др.), резко понижающих застываемость смазок. Лаборатория Ребиндера изучала действие присадок на способность смазок к структурообразованию и выяснила, что возможно применение значительно более эффективных, чем парафлоу, присадок (например, стеаратов поливалентных металлов, таких как трехвалентный алюминий или четырехвалентный торий. В лаборатории была синтезирована присадка йодистого тетрацетиламмония). Оптимальные концентрации присадок настолько малы, что использование даже стеарата тория оказалось вполне реально.
Использование металлических мыл, разработанных в КЭИН, в качестве присадок дало колоссальное преимущество советской технике: на холоде смазка не густела, танки и «паровозное хозяйство» продолжали выполнять свои задачи.
Взрывчатые вещества
Словосочетание «коктейль Молотова» родилось в первые дни войны. Так называли простейшие зажигательные гранаты. Они представляли собой стеклянную бутылку с горючей жидкостью и химический запал.
Трудно сказать, кто именно был изобретателем этого оружия. Сосуды с зажигательной смесью были в арсенале у древних греков. Во время Великой Отечественной войны о таком оружии вспомнили, и 7 июля 1941 года вышло постановление Государственного комитета обороны СССР «О противотанковых зажигательных гранатах (бутылках)». Постановление было подписано Молотовым, возможно, отсюда и название — «коктейль Молотова». Или «коктейль для Молотова». В июле 1941 года Государственный комитет обороны обязал Наркомат пищевой промышленности производить 120 тыс. бутылок с горючей смесью в день.
У этого «коктейля» было много разных рецептов; однако оказалось, что физико-химические свойства горючей смеси и запала не были достаточно хорошо изучены, и часто смесь воспламенялась не на цели, а в руках у бойцов.
Совершенствованием зажигательных смесей и запалов занимались различные химические институты и ученые, в том числе группа Петра Ребиндера в КЭИН.
Водостойкие валенки
Уникальным проектом Петра Ребиндера была разработка составов для водонепроницаемой пропитки валяной обуви.
Один из сильнейших врагов любой армии — холод. Бойцы почти все время находятся на открытом воздухе. Блиндаж с дверью, занавешенной палаточной тканью, с нарами для сна, со стенами из бревен, засыпанных землей,— это роскошь. В таком блиндаже тепло. В нем стоит печка. Но намного чаще у солдат нет возможности выстроить себе землянку или блиндаж. Им приходится дневать и ночевать в траншеях, где главным средством сохранения тепла является теплая непромокаемая одежда. И, конечно, обувь.
Рассказывает Марианна Ребиндер: «Одна из сотрудниц отца рассказывала, что она зашла к папе в кабинет и увидела, как он сидит за столом в валенках, поставив ноги в таз с водой. Женщина тогда подумала, что человек с ума сошел от голода. На самом деле оказалось, что так отец проверял водонепроницаемую пропитку».
Марианна Петровна хранит вырезку из газеты «Гудок» за 1942 год, в которой написано о валенках: «В этих валенках профессор [Ребиндер] смело ходит по лужам и мокрому снегу. Однажды он целый день занимался за своим рабочим столом, поставив ноги в таз с водой. Ноги не промокли — водонепроницаемые валенки прекрасно выдержали испытание».
![(jpg, 209 Kб)](/FStorage/Download.aspx?id=39295e12-9aa3-44df-a408-65c92f61b451)
Заметка в газете «Гудок»
![(jpg, 151 Kб)](/FStorage/Download.aspx?id=872160dd-ab7c-4fa0-99ca-28aa8f354a4d)
Письмо автора заметки в газете «Гудок» Петру Ребиндеру
Разработанная группой Ребиндера водонепроницаемая пропитка лишь незначительно утяжеляла валенки: 400–500 г на пару, что почти вдвое легче, чем галоши. Валенок оставался гибким и таким же теплым, потливости ног не возникало, пропитка не проникала внутрь обуви. Что самое важное: чудесным составом можно было пропитывать не только новые, но и ношеные валенки. И ремонтировать пропитанные валенки тоже было можно, если подшивать их заранее подготовленным пропитанным войлоком.
Заказчиком работы были железнодорожники. В конце заметки сказано: «Способ водоупорной пропитки валенок разработан в Коллоидно-электрохимическом институте Академии Наук СССР (зав. лабораторией проф. Ребиндер) старшими научными сотрудниками А. Б. Таумбан и М. М. Римской. Работа эта выполнена по заданию железнодорожного транспорта».
Премия, деленная на всех
Постановлением СНК СССР от 10 апреля 1942 года Петру Ребиндеру была присуждена Сталинская премия II степени в области химических наук.
![(jpg, 123 Kб)](/FStorage/Download.aspx?id=3a90b996-1bbe-4124-9532-68173677fc5a)
Диплом лауреата Сталинской премии II степени на имя Петра Ребиндера
Всего в 1942 году было присуждено 15 научных премий I степени и 18 — II степени. Временные рамки конкурса были жесткими: премия присуждалась за работы, выполненные в течение последнего года. Приоритет отдавался работам оборонного характера. В 1942 году Сталинская премия вручалась только во второй раз, и на дипломах расписывался сам Сталин.
В дипломе написано: «Ребиндеру Петру Александровичу, члену-корреспонденту Академии наук СССР, за научные работы: “Значение физико-химических процессов при механическом разрушении и обработке твердых тел в технике”, опубликованную в конце 1940 года, и “Облегчение деформаций металлических монокристаллов под влиянием адсорбции поверхностно-активных веществ”, опубликованную в 1941 году».
Это те самые работы, которые сделали возможным эффективное бурение в Пермской области и помогли обеспечить Советскую армию топливом из «восточной нефти».
В 1942 году Сталинская премия II степени составляла 100 тыс. руб. Перед войной это была бы огромная сумма, на которую можно было отстроить себе роскошную дачу или купить автомобиль. (Хотя машин в свободной продаже не было, по специальному постановлению лауреат Сталинской премии мог себе купить автомобиль. Была у лауреатов и еще одна льгота — бесплатный проезд в транспорте.)
![(jpg, 118 Kб)](/FStorage/Download.aspx?id=c67543f0-d642-4aa9-9999-4b9a08fc7de0)
Лист с записями о распределении премии
В военное время нужнее всего была еда.
В Казани, куда был эвакуирован КЭИН и где жила в эвакуации семья Ребиндера, действовали продуктовые карточки. На детей и иждивенцев выдавали по 400 г хлеба в сутки, на служащих — по 600, на рабочих — 700–800 г. Мяса и рыбы на месяц рабочим выдавалось около 2 кг, а детям — по 400 г в месяц!
Из всей семьи рабочая карточка была только у Петра Александровича. Дополнительное продовольствие надо было покупать на рынках. Цены на казанских рынках в военные годы были такие: буханка хлеба (с добавлением картошки с кожурой) — 100–200 руб., картофель — 80 руб. за ведро, сливочное масло — 250 руб. за 1 кг, четверть молока — 100 руб., пуд муки — 1250 руб.
Рассказывает Марианна Ребиндер: «Полученную премию отец распределил между сотрудниками. У меня хранится очень ценный документ — листок со списком, в котором отмечалось это распределение. На то, что осталось, купили про запас еды и еще приобрели маме велосипед, чтобы она могла ко мне ездить».