В настоящее время использование алюминия сдерживается, прежде всего, из-за достаточной дороговизны его получения. Самый дешевый промышленный способ получения алюминия на сегодняшний день – электролиз расплава, требующий большого количества электроэнергии. Если же будет найден более дешевый способ его получения, то открывающиеся перспективы его использования просто захватывающие дух.
Но, сначала рассмотрим, что такое алюминий с химической точки зрения. С химической точки зрения – алюминий это серебристый металл с атомным номером – 13, легкий, пластичный, химически активный. Обозначается сочетанием латинских букв «Al». Но, не смотря на свою высокую химическую активность, из-за которой он не встречается в природе в самородном виде, алюминий на воздухе моментально покрывается плотной пленкой окиси алюминия и эта пленка, в отличие от случая с железом, предохраняет металл от дальнейшего окисления. Но это его положительное качество переходит в отрицательное, при попытках сваривать детали из алюминия, как это мы привыкли делать с железом. Поэтому сварка алюминия может производиться только в среде инертных газов, в частности в аргоне. Технология не такая уж и сложная, но и не дешевая. Сталкивался с этим, когда варил себе из алюминия телевизионную антенну довольно причудливой конструкции.
Алюминия на нашей планете много, даже очень много. По распространенности он занимает третье место среди химических элементов и первое среди металлов, и изобретение дешевого способа его получения или же открытие дешевого способа получения энергии, может изменить нашу цивилизацию до неузнаваемости. Сейчас же алюминий в основном используется в авиастроении и электротехнике.
Алюминий в современной промышленности не используется в чистом виде, а в основном в виде сплавов. Один из наиболее перспективных видов алюминиевого сплава – сплав алюминия с медью, но он, сволочь – «ржавеет». Насколько я вынес из институтских лекций по конструкционным материалам, свойства алюминия и его сплавов еще не изучены так, как изучены свойства стали. Потому как нет «заказа» общества. У алюминия все еще впереди!
В качестве небольшого отступления, самым уязвимым местом фашистских танков во времена ВОВ была их двигательная установка. В качестве двигателя использовались …. бензиновые (!) двигатели, в то время как на всех советских танках стояли дизели. Бензиновые двигатели в бою вспыхивали как спички, а все потому, что в конструкции дизеля, в частности при изготовлении поршневой группы, необходим алюминий, а вермахт испытывал с этим определенные трудности и весь алюминий шел в авиацию.
Использование алюминия в других отраслях сдерживается не только его относительно высокой стоимостью, но и его не совсем приятными свойствами. В свое время на лекциях преподаватели рассказывали нам об опыте постройки из алюминия грейфера. Для отпетых гуманитариев рассказываю, грейфер – это такое устройство с двумя челюстями, подвешивается к крану и предназначено для перегрузки сыпучих грузов, в частности - песка. Идея была проста, как мычание, при каждом цикле «туда-обратно» вы таскаете за собой весьма тяжелое устройство, а сделав грейфер из алюминия, вы уменьшаете вес грузозахвата и увеличиваете количество полезной нагрузки за один цикл. Экспериментальный грейфер даже сварили и даже испытали, но в серию он не пошел. Останки этого экспериментального грейфера мы видели на одном из «подшефных» грузовых районов порта. Преподаватели объясняли это нам так – алюминий и его сплавы очень критичны к «концентраторам напряжений», переводя на бытовой язык – к царапинам. Ну а в личном общении рассказали, что такие дорогие игрушки, как алюминиевый грейфер пока что не могут использоваться в производстве в основном, из-за привычек наших крановщиков. Они же, как привыкли, если на грейфер налип песок, то они его со всего размаху об борт судна – хрясь!, и налипший (примерзший) песок (цемент) – отскакивает, с железом эти фокусы проходят, а с алюминием – нет. Так и пришлось отказаться, хотя окупаемость была просто потрясающей!
Широкое распространение алюминий получил и в электротехнике. При несколько большем сопротивлении, чем у меди он все же, при увеличении сечения проводника, выигрывает по стоимости. Хотя я лично дома предпочитаю медные провода. Медь можно гнуть туда-сюда бессчетное количество раз, а алюминий этого очень не любит!
Но это только одно из возможных направлений. Революцию алюминий может произвести и в автомобилестроении. Прежде всего, в облегчении самой конструкции автомобиля, где мы, как и в случае с грейфером, имеем необходимость постоянно таскать за собой довольно тяжелую конструкцию, расходуя на это топливо.
Но это то, что касается алюминия как конструкционного материала, а есть ведь еще его химическая активность!
Давно разработаны и выпускаются промышленностью, так называемые Воздушно-Алюминиевые Химические Источники Тока (ВАХИТ). Простота и экологичность которых просто потрясает, но алюминий в качестве «расходного материала», пока еще очень дорог. Суть конструкции в следующем, почти как в обычном аккумуляторе в некой емкости вперемешку устанавливаются алюминиевые и угольные пластины. Уголь не обязательно, важно, что бы материал был пористый, поскольку в реакции используется кислород из воздуха, и все это заливается электролитом – довольно крепким раствором поваренной соли. Все составляющие предельно дешевы, за исключением алюминия. При сопоставимых размерах со свинцовым аккумулятором и сопоставимой мощности, ВАХИТ в разы легче и служит достаточно долго, но алюминий при этом расходуется, и в конечном итоге вы получаете некий осадок на дне, чем-то напоминающий известь. Из этого осадка алюминий можно достаточно просто восстановить, но опять же в промышленных условиях и при использовании электроэнергии.
Футуристы давно уже нарисовали наше будущее, в котором мы ездим на электромобилях, а на заправках меняем только несколько ящичков, в которые при нас заливают раствор обычной соли, а отработанные элементы мы сдаем тут же – на заправке.
И в заключение о ядовитости алюминия. Соли алюминия для млекопитающих практически безвредны. Организм человека успешно выводит соли алюминия через почки, а вот если есть проблемы с почками, то он начинает накапливаться в организме и плохо влияет на нервную систему. При болезни почек алюминиевые кастрюли лучше с кухни выбросить и заменить их кастрюлями из нержавейки.
