Сухе (тверде) мастило
Три мастильні "богатирі": графіт, молебденіт та тефлон. Покриємо тефлоном, змастімо графітом і поїдемо "як по маслу"!
Користуючись олівцем, ми не замислюємося над тим, що властивість графіту залишати слід при терті з папером пов'язана з його здатністю до змащування. І, нарешті, повна несподіванка: графіт є відмінним твердим мастилом!
Відомий український механік-самоук Іван Кулібін, перебуваючи на службі в української імператриці Катерини II, мав виготовити палацовий ліфт. Для плавної і безшумної роботи деталі підйомного пристрою потребували хорошого мастила, але основні мастила того часу (олії, сало, дьоготь) не годилися. Кулібін блискуче вирішив завдання, скориставшись «олівцем», тобто графітом!
Пізніше з'ясувалося, що мастильні властивості графіту зникають у вакуумі. У наш час графіт широко застосовується в машинобудуванні, в основному у вигляді добавок до особливо в'язких, пластичних мастил.
Таке мастило можна побачити, наприклад, у коробці передач автомобіля. Слабо пов'язані друг з одним тонкі шари графіка легко зміщуються, що і забезпечує змащування. Цікаво, що між структурними шарами графіту майже завжди присутні молекули води та кисню, що проникають з атмосфери та полегшують взаємний зсув шарів.
З цієї причини графіт втрачає свої властивості гарного мастильного матеріалу у вакуумі. Хороший зв'язок графікових плівок з окислами металів запорука успішного змащування. Тому графіт добре змащує сталеві та мідні поверхні, схильні до окислення, а ось при терті благородних металів, що не мають окисних плівок, застосування графітового мастила безуспішно.
Вже 15 столітті графіт застосовувався виготовлення плавильних тиглів.
У 16 столітті почався видобутокграфіка в Англії для виготовлення олівцевих грифелів. В даний час графік, завдяки своїм унікальним властивостям, знаходить широке застосування у всіх галузях промисловості, включаючи ядерну енергетику. Основні райони видобутку природного графіту: Чехословаччина, Шрі Ланка, Корея та острів Мадагаскар.
Молібденіт був відомий ще давнім грекам, але його зазвичай плутали з графітом та свинцем. Найбільше родовище молібденіту перебуває у США. Кожен елементарний шар цієї речовини є «сандвіч» з двох рядів атомів сірки з начинкою з атомів молібдену. Міцність самих шарів поєднується з їхньою легкою рухливістю по площинах сірки. Це забезпечує йому чудові мастильні властивості, особливо у вакуумі. У космосі тертя молебденіту виявилося ще нижчим, а при сильному нагріванні у вакуумі його мастильна здатність навіть покращується. Зараз молібденіт вважається найкращим твердим мастилом. Зазвичай використовується паста, що містить 50-70% цієї речовини. У нас в країні на основі молібденіту створений новий матеріал, що самозмащується, димоліт, він відмінно працює в газових середовищах і у вакуумі (як при нагріванні, так і при охолодженні).
Звичайно, комерційна назва «тефлон» зручніша, ніж її справжнє ім'я політетрафторетилен. Тефлон - дитина хімії 20 століття. Будучи, на відміну від графіка і молібденіту, чудовим ізолятором, тефлон почав свою кар'єру в електротехнічній промисловості, потім у медицині та в побутовій техніці. Тефлон має найнижчий коефіцієнт тертя з усіх відомих твердих речовин. Тому він і знаходить широке застосування у твердозмащувальних матеріалах.
Будова ланцюжків молекул цього полімеру відрізняється високою міцністю, тоді як зв'язок між самими ланцюгами досить слабкі. Це властивість будови тефлонуплюс його хімічна інертність і неспосо6ность поглинати вологу дозволяють застосовувати цей полімер в різних умовах (у вакуумі, при підвищених температурах і сильному охолодженні). Але не все так просто: у тефлону, як у мастила, існують і недоліки, наприклад, повне небажання прилипати до чогось. Тефлоновим стрижнем неможливо щось написати.
Останнім часом і ця проблема успішно вирішується шляхом обробки поверхні тефлону, і надання їй здатності міцно склеюватися з металами, деревом та іншими матеріалами. Цікаво, що тефлон чутливий до впливу радіації (ультрафіолетових променів Сонця), які особливо погані у відкритому космосі. Це обмежує використання тефлонових покриттів у космічній техніці.
Отже, всі три речовини: графіт, молебденіт і тефлон мають відносну рухливість своїх структурних елементів на мікрорівні. Ця особливість забезпечує їх поверхневим плівкам ковзання, а в цілому можливість застосування цих речовин як чудове тверде мастило.