Неизвестный алмаз. «Артефакты» технологии - [2]
Б. Карасёв
Глава 1
Введение
О кристаллах алмаза написано много. Мы не будем повторяться. Читатель самостоятельно может найти в многообразии существующих публикаций необходимые ему факты, истории, свойства и сферы применения этого материала. Все эти публикации описывают алмаз как самое необыкновенное состояние материи в нашем мире. По совокупным свойствам алмаза с ним не может сравниться ни один из известных человеку материалов твердого тела.
До сих пор он хранит свою тайну происхождения – рождается ли алмаз в кимберлите (лампроите) или только выносится кимберлитовой (лампроитовой) магмой из глубины Земли. В нашей стране открыты алмазы новых генетических типов в самых необычных на первый взгляд геологических образованиях – ударно-метаморфогенные (импактные) идинамо-метаморфогенные (в метаморфических комплексах) [1]. Алмазы обнаружены и в метеоритах. А в космосе существуют бывшие уже потухшие звезды, целиком состоящие из алмаза. Кристаллизация алмазов в природе – процесс многогранный. Современный синтез алмаза есть всего-навсего имитация некоторых возможных природных вариантов процессов алмазообразования.
Обрабатывается алмаз в основном только механическим способом и только алмазом. Это единственный эффективный способ, удовлетворяющий критерию оптимальности воздействия. Этот критерий позволяет получать приемлемое качество обработки при оптимальных затратах. Экзотические и дорогостоящие методы воздействия на алмаз (термохимия, плазмохимия, лазерная абляция и др.) в данной работе не рассматриваются, как не актуальные.
В этой главе в очень общих чертах мы приводим основной принцип нашего квантово-волнового метода воздействия на кристаллы алмаза [2] и чем он отличается от традиционного метода обработки [3]. При этом по вполне понятным причинам мы вынуждены отойти от подробного описания применяемых ноу-хау [4] в режимах и алгоритмах воздействия на кристаллы алмаза.
1.1. Система воздействия
Система воздействия на алмаз представляет собой довольно сложный прибор, состоящий из элементов точной механики и системы с числовым программным управлением (ЧПУ), основы которого заложены в [5].
Этот малогабаритный настольный станок позволяет программировать обороты и частоту воздействия инструмента на алмаз; задавать давление инструмента на кристалл, время и алгоритм воздействия; измерять и контролировать: величину съема материала, токовые характеристики силовой части, уровень и характер заданных вибраций инструмента, температуру обрабатываемого алмаза и многие другие параметры.
Система имеет несколько задаваемых степеней свободы: позиционирование обрабатываемого кристалла по основным координатам X, Y, Z, гониометрическое устройство наклона и вращения кристалла по координатам θ и φ и самое главное, что отличает нашу систему от любого другого оборудования для обработки алмаза, – двухосевое движение инструмента по осям α и β. Именно это движение и формирует когерентные поля упругих деформаций в кристалле алмаза, создает квантовые волновые потоки с винтовым возмущением волнового фронта.
Используемое гониометрическое устройство крепления объекта делает возможным с высокой точностью формировать на алмазе поверхности, описываемые уравнениями второго порядка [6]: сферические, параболические, конусообразные.
1.2. Принцип воздействия
В традиционном методе обработки кристаллов алмаза в бриллианты [3] обрабатывающий инструмент (∅ ~3500 мм), шаржированный алмазным абразивом (зернистость абразива, как правило, составляет -10/7 мкм), вращается с определенной скоростью (~3500 об./мин.) вокруг своей оси. Движение зерен абразива вращающегося инструмента по обрабатываемой алмазной поверхности в данном случае можно представить как прямолинейное и равномерное. Величина линейной скорости движения этих зерен достаточна для образования микросколов на поверхности хрупкого алмаза, что и обеспечивает определенную производительность и качество процесса обработки.
В нашем случае движение шаржированного алмазным абразивом (10/7 мкм) инструмента является двухосевым. Инструмент вращается вокруг своей оси и перемещается параллельно вокруг некой заданной оси. В результате мы имеем независимое двухосевое вращение и перемещение инструмента, которое и обеспечивает сложное циклическое движение зерен абразива относительно обрабатываемой поверхности алмаза, описываемое уравнениями второго порядка [7]. Диаметр инструмента и скорость его вращения задают требуемую линейную скорость движения абразивного зерна, взаимодействие которого с поверхностью кристалла в этом случае, как правило, не превышает предел ее упругости, что сводит к минимуму образование микросколов по моделям Герца и Ауэрбаха [8].
Рассмотрим принцип воздействия инструмента на алмаз немного подробнее.
В традиционной технологии обработки алмазов в бриллианты одним из определяющих моментов является обеспечение стабильности оборотов вращающегося инструмента. В этом случае линейная скорость каждого зерна абразива в точке касания инструмента с алмазом (V>st) является величиной постоянной (рис. 1.1). На этом рисунке горизонтальная прямая линия – линейная скорость среднестатистического зерна абразива при использовании стандартной технологии (
Слово «паразит» ни у кого не вызывает положительных эмоций. Паразитами называют тех, кто живет за чужой счет, — идет ли речь о людях или патогенных организмах. Тем не менее, само существование паразитов будоражит наше воображение: нас поражает их способность адаптации к меняющимся внешним условиям, их сложный жизненный цикл, их «модус операнди», не имеющий аналогов в животном мире. Эта книга максимально доступным языком, с использованием множества примеров рассказывает о том, чем занимается наука паразитология.
Наш прекрасный мир и его чудесная природа обрели свой вид только благодаря грибам, без которых немыслима ни одна экосистема. Без них не было бы ни наших лесов, ни нашего климата, да и, возможно, самой жизни. Грибы вездесущи, и, если использовать их правильно, они могут помочь нам в совершенно неожиданных областях. Грибы – партнеры, грибы – мастера утилизации отходов, грибы – чудо-лекарство, грибы – источник страсти… Известный австрийский биолог и специалист по охране природы, автор более 20 книг Роберт Хофрихтер, обобщая научные данные и собственный профессиональный и жизненный опыт, расскажет в этой книге о многом, чего мы до сих пор не знали о грибах.
Книга рассказывает о прошлом, настоящем и будущем самых, быть может, загадочных созданий на Земле. О том, как выглядели древнейшие, ранние киты, как эти обитавшие на суше животные миллионы лет назад перешли к водному образу жизни, мы узнаем по окаменелостям. Поиск ископаемых костей китов и работа по анатомическому описанию существующих видов приводила автора в самые разные точки планеты: от пустыни Атакама в Чили, где обнаружено самое большое в мире кладбище древних китов — Серро-Баллена, до китобойной станции в Исландии, от арктических до антарктических морей. Киты по-прежнему остаются загадочными созданиями.
Птичьи яйца – важная составляющая нашей культуры, символ плодовитости, неотъемлемый атрибут религиозных верований и мифологических представлений. Издревле за яйцами охотились коллекционеры и зачастую рисковали жизнью, взбираясь по скалистым склонам в поисках уникальных экземпляров. Казалось бы, яйцо устроено очень просто – но эта простота лишь кажущаяся. Один из ведущих орнитологов современности, известный британский популяризатор науки, обладатель множества наград за исследования в области поведенческой экологии и орнитологии, Тим Беркхед делится своими уникальными знаниями и раскрывает множество тайн этого настоящего чуда природы.
Как происходит дыхание? Почему нам порой не хватает воздуха и какое отношение имеет к этому маленькая Русалочка? Как наши эмоции влияют на дыхание? Почему мы кашляем, но не чувствуем боли в дыхательных путях? Может ли вырасти новое легкое? Как самый большой орган нашего тела защищается от микробов и вредных веществ. И самое главное: что мы можем предпринять, чтобы этот чудесный орган сохранял свою работоспособность всю жизнь? Обо всем этом увлекательно и захватывающе повествует специалист по легким Кай-Михаэль Бе. Для широкого круга читателей.
Книга основателя Игнобелевской (Шнобелевской) премии — сборник эссе о самых разных исследованиях вполне почтенных ученых. Только вот предмет этих исследований заставляет читателей сначала рассмеяться, а потом задуматься о весьма серьезных вещах. Почему чаще всего крадут книги по этике? Как найти оптимальный способ нарезки ветчины с помощью математики? Отчего танцоры в Вегасе получают большие чаевые в определенные месяцы? И какое ухо лучше распознает ложь — правое или левое? Абрахамс рассказывает о подобных довольно странных исследованиях в области биологии, физики, математики и других наук с большим юмором, иронией и — глубоким знанием человеческой природы.