Original subtitles

Представьте себе металл, который прочен

как сталь, но при этом почти вдвое

легче. Металл, который не боится ни

морской соли, ни кислот, ни времени и

практически никогда не ржавеет. Металл,

который человеческое тело принимает за

свой собственный, позволяя вживлять его

прямо в кости. Именно из этого

удивительного вещества делают детали

сверхзвуковых самолётов, корпуса

подводных лодок, искусственные суставы и

даже космические корабли. Речь идёт о

титане, который не зря называют металлом

будущего. Но у этой истории есть один

поразительный парадокс. Титан - один из

самых распространённых металлов в Земной

Коре. Его вокруг нас буквально горы. И

всё же долгое время он ценился дороже

золота, а получить его было почти

невозможно. Как же так вышло, что

металла полно повсюду, а достать его так

трудно? В чём секрет его почти волшебных

свойств и почему его так сложно и дорого

производить? Сегодня мы раскроем все

тайны этого металла. Мы пройдём весь

путь от невзрачной руды до сияющего

слитка. И вы удивитесь, узнав, какой

хитроумный и опасный процесс скрывается

за каждым граммом этого чудометалла. Для

начала давайте разберёмся, почему Титан

вообще считается таким особенным. Ведь

металлов на свете множество. Что же

делает именно его настолько ценным? Всё

дело в уникальном сочетании качеств,

которые почти не встречаются вместе.

Первое и, пожалуй, главное - это

невероятное соотношение прочности и

веса. По прочности титан не уступает

многим сортам стали, но при этом он

примерно на 40% легче. Возьмите в одну

руку стальной брусок, а в другую точно

такой же по размеру титановый, и разница

в весе сразу бросится в глаза. А если

сравнивать его с алюминием, то Титан

прочнее почти вдвое, хотя и тяжелее его.

Получается своего рода золотая середина.

Идеальный материал для всего, что должно

быть одновременно крепким и лёгким, будь

то самолёт, ракета или гоночный

автомобиль. Именно поэтому там, где

важен каждый лишний грамм, конструкторы

так часто обращаются именно к Титану. Но

это лишь начало списка его достоинств.

Титан обладает поразительной стойкостью

коррозии. Он практически не ржавеет и не

разрушается даже в самых агрессивных

условиях. Его можно годами держать в

морской воде или в едких химикатах, и

ему хоть бы что. Обычное железо в

солёной воде превратилось бы в ржавую

труху за считанные годы, а титан

остаётся как новенький десятилетиями.

Секрет тут в одном хитром свойстве. На

поверхности титана мгновенно образуется

тончайшая, невидимая глазу защитная

плёнка из оксида, которая надёжно

оберегает металл от любых воздействий.

Стоит этой плёнке где-то повредиться,

как она тут же самовосстанавливается,

снова закрывая металл бронёй.

Получается, что та самая жадность титана

к кислороду, которая так мешает его

добывать, потом оборачивается его

главным защитником. Металл сам создаёт

себе прочный панцирь и живёт в нём как в

скафандре. Но и это ещё не всё. У Титана

есть одно совершенно фантастическое

свойство, которое выделяет его среди

прочих металлов. Он полностью совместим

с живыми тканями. Человеческий организм

не отторгает титан, а наоборот принимает

его как родного. Более того, живая

костная ткань способна со временем

буквально срастаться с поверхностью

титанового импланта, намертво его

закрепляя. Именно поэтому из титана

делают искусственные суставы, зубные

импланты, пластины для сращивания костей

и множество других вещей, которые

вживляют прямо внутрь человека. Ни один

другой металл не подходит для этого так

хорошо. Добавьте сюда ещё и очень

высокую температуру плавления, около

1670°,

благодаря которой титан не боится

сильного жара, а также то, что он

совершенно не магнитен и не

притягивается к магнитам. И вы поймёте,

почему инженеры и врачи так его людят.

Прочный, лёгкий, нержавеющий,

дружелюбный к телу и стойкий к жаре.

Этот металл словно создан природой

специально для самых сложных задач.

Неудивительно, что за ним закрепилось

гордое звание металла будущего. Раз уж

мы заговорили об истории, стоит

рассказать, откуда вообще взялось такое

красивое имя- Титан. А назвали его в

честь титанов, могучих богов из

древнегреческих мифов детей Земли и

неба. Это имя, как нельзя лучше,

подходит металлу за его силу и

стойкость. Впервые титан обнаружили в

самом конце XV века, ещё в 1791

году. Сделал это английский священник и

любитель минералов, который в свободное

от службы время увлечённо изучал местные

камни и пески. Однажды он заметил в

чёрном речном песке необычное вещество,

притягивавшееся к магниту и не похожее

ни на что известное науки.

Заинтересовавшись, он провёл опыты и

понял, что открыл новый ранее неведомый

элемент. Правда, сам он не дал ему

звучного имени. Чуть позже другой

учёный, уже из Германии, независимо

переоткрыл этот же элемент в другом

минерале и дал ему то самое красивое имя

в честь титанов. Так у нового элемента

появилось имя. Но вот в чём загвоздка.

Открыть Титан оказалось куда проще, чем

добыть его в чистом виде. Учёные знали,

что элемент существует, видели и изучали

его соединение, но получить сам

блестящий металл никак не удавалось,

сколько не бились. Прошло больше 100

лет, прежде чем химики в начале XX века

сумели выделить хоть сколько-нибудь

чистый образец титана. А наладить его

настоящее производство в промышленных

масштабах получилось и вовсе лишь спустя

ещё несколько десятилетий. И вот тут мы

подходим к самому интересному, к

разгадке того самого парадокса. Итак,

почему же металл, которого в Земле

полным-полно, так долго не давался людям

в руки? Ведь по своей распространённости

в Земной Коре титан занимает одно из

первых мест среди всех металлов. Его в

тысячи раз больше, чем, например, того

же золота или меди. Казалось бы, копай

да плавь, но не всё так просто. Проблема

кроется в самой природе титана. Этот

металл невероятно активен и жаден до

других веществ, особенно до кислорода. В

природе титан почти никогда не

встречается в чистом виде. Он всегда

крепко-накрепко связан с другими

элементами, прежде всего с кислородом,

образуя прочнейшие соединения. И

разорвать эту связь оказалось делом

чрезвычайно трудным. С привычным нам

железом всё гораздо проще. Железную руду

можно просто нагреть с углём в печи, и

из неё выпловится металл. Люди научились

этому ещё тысячи лет назад в глубокой

древности, но с титаном такой простой

фокус не проходит. Если попытаться

выплавить титан обычным способом,

раскалённый металл тут же снова жадно

набросится на кислород из воздуха, а

заодно и на азот, и на углерод, и

превратится в хрупкую, никуда негодную

труху. Он словно не желает быть чистым и

при первой же возможности стремится с

чем-нибудь соединиться, теряя все свои

чудесные свойства. Именно эта химическая

жадность титана и держала его в заперти

целое столетие. Металл был буквально у

людей под ногами, в песке и в камнях, но

взять его в руки в чистом виде долго не

получалось. Природа надёжно спрятала

своё сокровище, заперев его в прочнейших

химических объятиях. Из-за этой

строптивости титана долгое время считали

чуть ли не драгоценным металлом.

Крошечные кусочки чистого титана были

огромной редкостью и стоили баснословных

денег. Инженеры мечтали использовать

этот чудесный материал, но никак не

могли получить его в достаточном

количестве. Настоящий прорыв случился

только в середине XX века, когда один

учёный придумал хитроумный способ

обмануть непокорный металл. Этот метод

назвали в его честь, и он используется

для производства большей части титана до

сих пор. Давайте же посмотрим, как

именно рождается этот металл. Процесс

этот долгий, многоступенчатый и требует

огромной осторожности. Всё начинается с

руды. Обычно это тёмный песок или

минерал, богатый соединениями титана. Но

просто нагреть эту руду, как мы уже

выяснили, нельзя. Поэтому учёные пошли

на хитрость. Вместо того, чтобы в лоб

выбивать из титана кислород, они решили

сначала превратить его в совершенно

другое вещество, а уже потом добыть из

него чистый металл. Первый шаг

заключается в том, чтобы превратить

титановую руду в особую летучую

жидкость. Для этого измельчённую руду

при высокой температуре обрабатывают

специальным газом на основе хлора в

присутствии угля. В результате этой

реакции титан отрывается от кислорода и

вместо него соединяется с хлором,

образуя новое вещество, жидкий хлорид

титана. На вид - это прозрачная

бесцветная жидкость, которая легко

испаряется и дымит на воздухе. Она очень

едкая и требует крайне бережного

обращения, ведь при контакте с влагой

она бурно реагирует. Но именно в ней

теперь заперт наш драгоценный титан,

только уже в другой, более удобной для

нас форме. может показаться странным.

Зачем сначала связывать титан с хлором,

если мы хотим получить его чистым? Но в

этом и заключается вся хитрость. Из

соединения с хлором вырвать титан

оказывается куда легче, чем из его

вечных объятий с кислородом. Далее эту

жидкость тщательно очищают от всех

примесей путём многократной перегонки,

добиваясь идеальной чистоты. Ведь от

чистоты этого промежуточного вещества

напрямую зависит качество будущего

металла. И любая примесь потом обернётся

браком. И вот теперь, когда у нас есть

кристально чистый хлорид титана,

наступает самый ответственный и,

пожалуй, самый эффектный этап всего

производства. Настало время, наконец-то,

извлечь из этого соединения долгожданный

чистый металл. Чтобы вырвать титан из

объятий хлора, используют другой

активный металл, чаще всего магний.

Магний оказывается ещё более жадным до

хлора, чем титан. Хлорид титана в

специальном герметичном реакторе

смешивают с расплавленным магнием. При

этом весь воздух из реактора удаляют,

заполняя его особым инертным газом,

чтобы туда не проник один пузырёк

кислорода, способный всё испортить. И

вот происходит настоящее

металлургическое чудо. Магний, словно

жадный вор, отбирает у титана весь хлор

себе, оставляя титан в покое, а титан,

освободившись наконец от химического

плена, впервые выделяется в чистом виде.

Этот процесс идёт при огромной

температуре в несколько сотен градусов и

длится не один день, порой почти неделю.

Всё это время реактор нужно бережно

поддерживать в нужном режиме, ведь

малейшая ошибка испортит всю партию. В

результате на стенках реактора

образуется пористая, ноздреватая масса

чистого титана. За свой внешний вид эту

массу называют титановой губкой. Она и

правда похожа на серую металлическую

губку с множеством мелких пор и пустот.

Это и есть первый настоящий чистый

титан, полученный из руды. Держа в руках

кусочек такой губки, трудно поверить,

что из этого невзрачного пористого комка

потом получится сияющая деталь самолёта

или блестящий имплант. Но радоваться

пока рано, ведь титановая губка - это

ещё не готовый металл. Она рыхлая,

пористая и содержит остатки магния и

других веществ. Чтобы получить из неё

прочный монолитный слиток, нужно пройти

ещё несколько сложных шагов. Сначала

губку дробят на мелкие кусочки и

тщательно очищают от всех примесей.

Затем эти кусочки спрессовывают в

плотные заготовки. И, наконец, наступает

этап плавки. Но и здесь всё непросто.

Помните, что расплавленный титан

мгновенно вступает в реакцию с

кислородом воздуха, поэтому плавить его

в обычной печи, как сталь, категорически

нельзя. Титан плавят в особых печах в

условиях полного вакуума или в атмосфере

инертного газа, полностью отрезав металл

от воздуха. Только так удаётся сохранить

его чистоту и все драгоценные свойства.

Часто для этого используют мощную

электрическую дугу или даже

сфокусированный пучок электронов,

который расплавляет металл в

безвоздушном пространстве, словно в

маленьком кусочке космоса. Расплавленный

титан застывает в форме, превращаясь в

цельный слиток. И чтобы добиться

идеальной однородности, без единой

скрытой раковины или примеси, этот

слиток нередко переплавляет по нескольку

раз подряд. Каждая такая переплавка

делает металл всё чище и совершеннее.

Только представьте, сколько сил, энергии

и внимания уходит на то, чтобы этот

капризный металл наконец стал таким,

каким его хотят видеть инженеры. Только

после всех этих испытаний на свет

наконец появляется тот самый готовый

титан, блестящий, прочный и чистый

металл, из которого уже можно делать что

угодно. Теперь, наверное, вам становится

понятно, почему Титан такой дорогой.

Дело вовсе не в том, что его мало в

природе. Дело в том, насколько сложен,

долг и энергозатратен процесс его

производства. Подумайте сами, множество

отдельных этапов, каждый из которых

требует высочайшей точности. Огромные

температуры, которые нужно поддерживать

сутками, дорогой магний, который

расходуется в процессе, необходимость

создавать вакуум и работать с едкими и

опасными веществами. Плюс колоссальные

затраты энергии на каждом шаге. Всё это

вливается в высокую стоимость конечного

металла. По сути, мы платим не за сам

титан, которого вокруг предостаточно, а

за тот титанический, простите за

каламбур, труд, что нужен для его

получения. Каждый килограмм этого

металла добывается сбоем, отвоёвывается

у природы шаг за шагом. Вдобавок весь

процесс идёт не непрерывным потоком, как

выплавка стали, а отдельными порциями

партия за партией, что тоже сильно

замедляет и удорожает дело. Пока одна

порция титановой губки не будет готова,

следующую не начать. Именно поэтому даже

сегодня, спустя многие десятилетия после

изобретения этого способа, титан

остаётся заметно дороже большинства

привычных металлов. И именно поэтому его

берегут и пускают в ход лишь там, где

без него действительно не обойтись. И

всё же, несмотря на всю дороговизну,

Титан стоит затраченных усилий, ведь его

уникальные свойства делают его

незаменимым там, где обычные металлы

бессильны. Больше всего титан любят в

авиации и космонавтике. Из него делают

самые ответственные детали самолётов,

части реактивных двигателей, стойки

шасси, элементы ракет и обшивку

космических аппаратов. Там, где важен

каждый лишний грамм, а нагрузки и

температуры огромные, Титану просто нет

равных. Чем легче самолёт, тем меньше

топлива он тратит и тем дальше может

улететь. Поэтому авиастроители готовы

платить за Титан любые деньги.

Существовал, например, легендарный

американский высотный самолёт-разведчик,

прозванный Чёрным Дроздом. Он летал так

быстро, в несколько раз быстрее звука,

что его обшивка раскалялась от трения

воздух до сотен градусов. Обычно

алюминий при такой жаре просто

расплавился бы, поэтому этот самолёт

почти целиком собрали именно из титана,

ведь ни один другой металл не выдержал

бы такого испытания. Не менее важен

титан и для флота. Из него строили

корпуса некоторых подводных лодок,

способных нырять на огромную глубину,

недоступную обычным субмаринам. Одна

страна в годы холодной войны создала

целую серию таких скоростных

глубоководных лодок с титановыми

корпусами. Они были невероятно дороги в

постройке, зато их прочные корпуса

выдерживали чудовищное давление морских

глубин, почти не поддавались коррозии в

солёной воде и вдобавок были менее

заметны, ведь титан не магнитится. Но,

конечно, самое, пожалуй, важное и

удивительное применение титана - это

медицина. Благодаря своей совместимости

с человеческим телом титан спас и

улучшил жизни миллионов людей. Из него

изготавливают искусственные

тазобедренные и коленные суставы,

которые возвращают людям способность

ходить без боли. Из титана делают зубные

импланты, которые прочно врастают в

челюсть и служат десятилетиями, ничем не

отличаясь по надёжности от настоящих

зубов. Титановыми пластинами и винтами

хирурги скрепляют сломанные кости,

помогая им срастись правильно, а

тончайшими титановыми сетками закрывают

повреждение черепа после тяжёлых травм.

Даже в сердечной хирургии находят

применение детали из этого металла. Этот

металл буквально становится частью

человека, работая внутри тела долгие

годы и не вызывая никакого отторжения

или воспаления. Только вдумайтесь,

кусочек металла, добытый из земной руды

в результате сложнейшего процесса,

вживляется в живое тело и служит

человеку до конца его дней, срастаясь с

его костями. В этом есть что-то почти

фантастическое. Именно способность

титана дружить с живой тканью и делает

его по-настоящему уникальным среди всех

металлов. Помимо этого, титан используют

в химической промышленности для

изготовления стойких к кислотам ёмкостей

и труб. В спортивном инвентаре, в

производстве дорогих часов. оправ для

очков и даже украшений. А ещё, что мало

кто знает, соединения титана окружают

нас в повседневной жизни куда чаще, чем

сам металл. И тут мы подходим к

нескольким по-настоящему интересным

фактам об этом металле, о которых знают

далеко не все. Начнём с того, что

большая часть добываемого в мире титана

идёт вовсе не на изготовление

металлических деталей. Львиная его доля

превращается в белый порошок. Особое

соединение титана с кислородом, которое

является самым белым-белым веществом на

свете. Этот порошок обладает потрясающей

укрывистостью и белезной, отражая почти

весь падающий на него свет. Поэтому его

добавляют почти повсюду. Он есть в белой

краске, которой покрашены стены вокруг

нас, в бумаге, на которой печатают

книги, в пластике, в солнцезащитных

кремах, где он отражает вредные лучи

солнца, в зубной пасте и даже в

некоторых продуктах и сладостях в

качестве безопасного белого красителя.

Практически всё, что имеет чистый, яркий

белый цвет, скорее всего, содержит

именно это соединение титана. Так что

вы, скорее всего, каждый день

сталкиваетесь с титаном, даже не

подозревая об этом. Скользя взглядом по

белой стене, листая книгу или выдавливая

зубную пасту, вы имеете дело именно с

ним. Получается, что Титан давно и

прочно вошёл в нашу жизнь. Просто мы

привыкли не замечать его. Вот ещё один

любопытный факт. Титан прячется не

только под землёй. Его находят буквально

везде: в морской воде, в метеоритах,

прилетевших из космоса, в горных породах

на Луне и даже в составе далёких звёзд и

нашего Солнца. Этот элемент невероятно

распространён во всей вселенной. А вот

факт, который многих удивляет. Несмотря

на то, что готовый титан очень прочен и

стоек, в виде мелкого порошка или тонкой

стружки он становится по-настоящему

опасным. Мелкая титановая пыль легко

воспламеняется и может ярко гореть

ослепительным белым пламенем, которое

очень трудно потушить обычной водой.

Именно поэтому на заводах, где

обрабатывают титан, соблюдают особые

меры предосторожности, а титановую

стружку хранят с большой осторожностью.

И именно поэтому титановый порошок

иногда используют там, где нужно создать

яркую вспышку фейерверк или сноп искр.

Кто бы мог подумать, что тот самый

металл, что спокойно лежит в морской

воде и не ржавеет годами, в измельчённом

виде способен вспыхнуть как спичка. В

этом весь титан полный противоречий и

сюрпризов. А во времена холодной войны с

Титаном была связана и вовсе почти

шпионская история, когда одной

сверхдержаве приходилось окольными

путями закупать титановое сырьё своего

же главного соперника, чтобы строить те

самые сверхбыстрые самолёты. Есть и ещё

несколько занятных особенностей этого

металла. Например, Титан умеет менять

цвет, хотя сам по себе он

серебристо-серый. Если пропустить через

его поверхность электрический ток особым

образом, на нём вырастает тончайшая

оксидная плёнка, которая начинает играть

всеми цветами радуги, от синего и

фиолетового до золотого и зелёного.

Причём никакой краски при этом не

используется. Цвет возникает сам собой

из-за игры света в этой плёнке. Именно

поэтому из титана делают такие красивые

украшения, которые не выцветают со

временем. А ещё Титан абсолютно

безвреден для человека и не вызывает

аллергии. в отличие от многих других

металлов. Поэтому его так любят те, у

кого чувствительная кожа. Многих также

удивляет, что знаменитый затонувший

лайнер Титаник не имеет к Титану

никакого отношения и назван вовсе не в

его честь, а в честь тех же самых

мифических титанов. Просто и кораблю, и

металлу досталось имя от одних и тех же

древних великанов, символизирующих мощь

и величие. Так что же ждёт этот металл в

будущем? Судя по всему, Титан ждёт

долгая и славная судьба. Учёные и

инженеры постоянно ищут новые способы

удешевить его производство, чтобы этот

замечательный материал стал доступнее и

вошёл в нашу жизнь ещё шире.

Разрабатываются новые, более простые и

дешёвые методы извлечения титана из

руды, которые, возможно, однажды придут

на смену нынешнему сложному и дорогому

процессу. Учёные мечтают научиться

получать Титан так же легко и дёшево,

как сегодня получают железо или

алюминий. Если это случится, Титан

сможет вытеснить многие привычные

металлы и по-настоящему изменить целые

отрасли, от строительства до транспорта.

Возможно, в будущем из титана будут

делать не только самолёты и импланты, но

и обычные вещи, что окружают нас каждый

день, от автомобилей до кухонной посуды.

Этот металл прошёл долгий и удивительный

путь. От загадочного вещества в чёрном

песке, что когда-то было дороже золота,

до одного из важнейших материалов

современной цивилизации. Он лёгок,

прочен, почти вечен и на редкость

дружелюбен к человеку. И глядя на всё,

что уже сегодня умеет этот удивительный

металл, невольно веришь, что Титан

действительно заслуживает своего гордого

имени и по праву может называться

металлом будущего. А значит, самое

интересное в его истории, скорее всего,

ещё впереди.