Filozofia pojęć technicznych (152). Piana


05-02-2020 00:41:45

Dla ludzi obeznanych z techniką określenie „bicie piany" nie powinno oznaczać czynności jałowej i pozornej. Przeciwnie, wytwarzanie wszelakich pian rozrosło się dziś do rozmiarów osobnej gałęzi wiedzy i technologii w dziedzinie inżynierii materiałowej.

Ale nurt technik pianotwórczych ciągle jest poza utrwaloną sferą pojęć powszechnych. Tu panują skojarzenia mityczne i poetyckie, np. wiadomo, że bogini Afrodyta wyłoniła się z morskiej piany, więc chętnie w pianie kąpały się artystki. Staroświeckie określenie „elegant z morskiej piany" mówi samo za siebie. Nota bene musiało wyjść z użycia, bo dziś eleganci nie są w cenie; raczej szanowany jest macho, czyli typ o wyglądzie drwala, który właśnie wyszedł z więzienia, więc zdobią go liczne tatuaże. Tu o żadnych pianach, nawet do golenia, mowy nie ma, dominuje natomiast coś, co dziś zwie się asertywnością. Natomiast piana jest ustępliwa i ulotna. Inżynierom się to nie spodobało i postanowili piany utrwalać i utwardzać w ślad za naturą tworzącą piany sztywne, jak pumeks czy sepiolit – porowaty krzemian łatwy w obróbce, zwany nie wiedzieć czemu morską pianką. Fajki z sepiolitu kojarzą się z Turcją, dysponującą największymi jego złożami. Utrwalaniem pian zajęli się też piekarze, by spulchniać swoje wyroby. Ich praktyka pokazuje, czego mogą dokonać wielowiekowe doświadczenia. Upowszechnili technologie, którym liczne wybitne instytuty naukowe musiałyby poświęcić setki kosztownych programów badawczych. Cóż, jeżeli wynik chce się mieć szybko? Czas kosztuje.

Pory są pokrewne komórkom roślin, bo granica faz działa podobnie do błony komórkowej. Mikroskop przyniósł refleksję nie tylko nad biologicznym, ale także nad technicznym sensem tych struktur. Wnioski teoretyczne streszcza następujące zdanie z opracowań naukowych: „Struktury komórkowe stanowią naturalny ekwiwalent konstrukcji wykonywanych mikromontażem metodą wyprowadzeń belkowych". Pojęcia z teorii sprężystości zostały przeniesione na naturalne układy biologiczne.

Pierwszym popularnym materiałem uzyskanym wskutek spieniania był beton komórkowy, którego technologia była stopniowo rozwijana w Szwecji od 1923 r. przez Axela Erikssona. W Polsce produkcję uruchomiono w 1954 r. w Solcu Kujawskim. Proszek aluminiowy w reakcji z mieszanką cementową wydziela wodór tworzący pory, wypełniane następnie powietrzem. Podobny efekt uzyskuje się za pomocą gotowego składnika pianotwórczego. Dziś betony komórkowe są jednym z najpowszechniejszych materiałów ściennych ze względu na ich wysoką izolacyjność i łatwość obróbki.

W XX w. przebadano spienianie wszystkich sztucznych materiałów zestalanych z płynnej masy, zwłaszcza polimerów. Z polistyrenu powstał styropian, z neoprenu – pianki ocieplające dla nurków, z polietylenu – izolacje rurociągów PUR itp. Wreszcie technolodzy sięgnęli po piany metaliczne, które są nadzieją inżynierii materiałowej XXI w. Początkowo stosowano metody metalurgiczne (spiekanie proszków), później wiele innych. Zalety takich pianek są oczywiste: lekkość, izolacyjność, duża powierzchnia porów, dobre właściwości mechaniczne. Pianką aluminiową można np. wzmacniać wewnątrz lekkie elementy blaszane. Nowszym patentem są tzw. pianki syntaktyczne, a więc metale „zbrojone" mikrosferami z innego materiału (np. ceramicznego lub szkła), jeszcze nowszym – gazary uzyskiwane przez nasycanie ciekłego stopu metalu gazami, co jest tańsze od spiekania, a kształt i rozmiar porów jest dokładnie sterowalny. Systematycznie docierają ekscytujące wieści na temat pian metalicznych. Wytrzymują lepiej uderzenia odłamkami pocisków niż lekkie pancerze monolityczne. W Instytucie Deep Springs w USA uzyskano magnezową pianę syntaktyczną ze sferami węglika krzemu, lżejszą od wody. Do wyścigu ku „metalowi Geista" znanemu z „Lalki" Prusa wystartowało m.in. laboratorium w Los Alamos, uzyskując pianę o gęstości... 0,01 g/cm3. Może uda się kiedyś uzyskać sztywną strukturę z prawie gazu i wszelkie problemy komunikacyjne znikną, bo latanie załatwi nam siła wyporu.

Zygmunt Jazukiewicz

Komentuje Waldemar Rukść

eNOT.pl - Portal Naczelnej Organizacji Technicznej | eNOT.pl