Авторучка

Инструменты для письма известны с глубокой древности, примерно с 3000 года до новой эры. Они вырезались из стеблей тростника. Английское слово «pen» (ручка, птичье перо) произошло от латинского «penna» (перо птицы), поскольку большое распространение приобрели гусиные перья, которые затачивались у корня. С VI века до новой эры перья использовали на протяжении более тысячи лет многие цивилизации. Лучшие образцы изготавливались из перьев лебедей, индюков и гусей, как имеющих в крыльях перья наибольшего размера. Археологические находки в руинах Помпеи включают бронзовые варианты перьев, однако распространение они получили лишь к концу XVIII века.

Создать ручку с чернилами внутри себя. Сделать ее автономной. Этой идеей «зажигались» изобретатели с момента использования пера, как пишущего инструмента. История знает много попыток создания авторучки.

В 1636 году немецкий изобретатель Даниель Швентер создал ручку с резервуаром для чернил. Это было обычное гусиное перо, во внутрь которого помещался контейнер для чернил – еще одно перо. С обеих сторон резервуар локализировался пробкой. Но в нижней части проделывалось небольшое отверстие. Через него при нажатии на перо просачивалось чернило и подавалось на пишущую часть. Из-за своего несовершенства эта авторучка не получила широкого признания. Но концепция контейнера для чернил в последующем создании ручки стала основополагающей.

В 1809 году английский изобретатель Бартоломей Фолче создал перьевую ручку с контейнером для чернил. И даже запатентовал ее. Но она не получила широкого распространения. И виной всему была ее низкая надежность. Ручка то выпускала слишком много чернил, то, наоборот, вовсе отказывалась писать.

25 мая 1827 года французским правительством был выдан патент на перьевую авторучку. Получил его румынский студент Петраче Поенару (1799–1875), который тогда учился в Париже. Когда он впоследствии вернулся на родину, то стал одновременно математиком, физиком, инженером, изобретателем, преподавателем и организатором системы образования, а также политиком, агрономом и зоотехником.

Изобретенный Поенару прибор был более совершенным. Утечки чернил были исключены. Ею стало легче писать. Авторучка не царапала бумагу. Она состояла из заменяемых частей, что позволяло проводить ее быстрый поточный ремонт, а не делать покупку новой авторучки. Назвал свое изобретение Петраче Поенару «Нескончаемое портативное перо, с автоматической подачей чернил». Но по непонятным причинам и эта авторучка не стала широко популярной.

В 1883 году один малоизвестный страховой брокер Льюис Эдсон Уотерман из Америки вместе со своим братом решили сделать универсальную авторучку. В 1884 году запатентовал изобретение первой перьевой авторучки, хотя реально это было усовершенствование модели Поенару. Правда, Уотерман добился, чего хотел. Авторучка стала надежной. Перестала без причины выливать чернила и царапать сухим пером. В ней Уотерман применил революционную систему подачи чернил. Она подавала ровно столько воздуха, сколько было истрачено чернил. И это решило все проблемы.

Авторучки Уотерман отличались:

– высокой надежностью и качеством,

– легкостью письма. Ей можно писать много часов в подряд, и рука не устанет,

– автономностью подачи чернил и длительностью их использования,

– оригинальным внешним видом,

– разнообразием моделей.

Поэтому, компания Уотерман стала ведущим производителем перьевых авторучек в Америке. А впоследствии и во всем мире.

Азбука Морзе

Для того чтобы телеграф стал надежным устройством связи, необходимо было создать аппарат, который бы мог записывать передаваемую информацию.

Сэмуэль Морзе (1791–1872) был по профессии художник. В 1832 году во время долгого плавания из Европы в Америку он ознакомился с устройством электромагнита. Тогда же у него появилась идея использовать его для передачи сигналов. К концу путешествия он уже успел придумать аппарат со всеми необходимыми принадлежностями: электромагнитом, движущейся полоской бумаги, а также своей знаменитой азбукой, состоящей из системы точек и тире. Но потребовалось еще много лет упорного труда, прежде чем Морзе удалось создать работоспособную модель телеграфного аппарата.

Дело осложнялось тем, что в то время в Америке очень трудно было достать какие-либо электрические приборы. Буквально все Морзе приходилось делать самому или при помощи своих друзей из нью-йоркского университета (куда он был приглашен в 1835 году профессором литературы и изящных искусств).

Морзе достал в кузнице кусок мягкого железа и изогнул его в виде подковы. Изолированная медная проволока тогда еще не была известна. Морзе купил несколько метров проволоки и изолировал ее бумагой. Первое большое разочарование постигло его, когда обнаружилось недостаточное намагничивание электромагнита. Это объяснялось малым числом оборотов проволоки вокруг сердечника. Только ознакомившись с книгой профессора Генри, Морзе смог исправить допущенные ошибки и собрал первую действующую модель своего аппарата.

На деревянной раме, прикрепленной к столу, он установил электромагнит и часовой механизм, приводивший в движение бумажную ленту. К маятнику часов он прикрепил якорь (пружину) магнита и карандаш. Производимое при помощи особого приспособления – телеграфного ключа – замыкание и размыкание тока заставляло маятник качаться взад и вперед, причем карандаш чертил на движущейся ленте бумаги черточки, которые соответствовали поданным посредством тока условным знакам.

Это было крупным успехом, но тут явились новые затруднения. При передаче сигнала на большое расстояние из-за сопротивления проволоки сила сигнала ослабевала настолько, что он уже не мог управлять магнитом. Чтобы преодолеть это затруднение, Морзе изобрел особый электромагнитный замыкатель, так называемое реле. Реле представляло собой чрезвычайно чувствительный электромагнит, который отзывался даже на самые слабые токи, поступавшие из линии. При каждом притяжении якоря реле замыкало ток местной батареи, пропуская его через электромагнит пишущего прибора.

Таким образом, Морзе изобрел все основные части своего телеграфа. Он закончил работу в 1837 году. Еще шесть лет ушло у него на тщетные попытки заинтересовать правительство США своим изобретением. Только в 1843 году конгресс США принял решение ассигновать 30 тысяч долларов на строительство первой телеграфной линии длиной 64 км между Вашингтоном и Балтимором.

Сначала ее прокладывали под землей, но потом обнаружилось, что изоляция не выдерживает сырости. Пришлось срочно исправлять положение и тянуть проволоку над землей. 24 мая 1844 года была торжественно отправлена первая телеграмма. Через четыре года телеграфные линии имелись уже в большинстве штатов.

Телеграфный аппарат Морзе оказался чрезвычайно практичным и удобным в обращении. Вскоре он получил широчайшее распространение во всем мире и принес своему создателю заслуженную славу и богатство. Конструкция его очень проста. Главными частями аппарата были передающее устройство – ключ, и принимающее – пишущий прибор.

Неудобство аппарата Морзе заключалось в том, что передаваемые им сообщения были понятны лишь профессионалам, знакомым с азбукой Морзе. В дальнейшем многие изобретатели работали над созданием буквопечатающих аппаратов, записывающих не условные комбинации, а сами слова телеграммы.

Широкое распространение получил изобретенный в 1855 году буквопечатающий аппарат Юза. Главными его частями были: клавиатура с вращающимся замыкателем и доской с отверстием (это принадлежность передатчика); буквенное колесо с приспособлением для печатания (это приемник). На клавиатуре размещалось 28 клавиш, с помощью которых можно было передать 52 знака. Каждая клавиша системой рычагов соединялась с медным стержнем.

В обычном положении все эти стержни находились в гнездах, а все гнезда располагались на доске по окружности. Над этими гнездами вращался со скоростью 2 оборота в секунду замыкатель, так называемая тележка. Она приводилась во вращение опускающейся гирей весом 60 кг и системой зубчатых колес.

На станции приема с точно такой же скоростью вращалось буквенное колесо. На его ободе находились зубцы со знаками. Вращение тележки и колеса происходило синхронно, то есть в тот момент, когда тележка проходила над гнездом, соответствующим определенной букве или знаку, этот же самый знак оказывался в самой нижней части колеса над бумажной лентой. При нажатии клавиши один из медных стерженьков приподнимался и выступал из своего гнезда.

Когда тележка касалась его, цепь замыкалась. Электрический ток мгновенно достигал станции приема и, проходя через обмотки электромагнита, заставлял бумажную ленту (которая двигалась с постоянной скоростью) приподняться и коснуться нижнего зубца печатного колеса. Таким образом на ленте отпечатывалась нужная буква. Несмотря на кажущуюся сложность, телеграф Юза работал довольно быстро и опытный телеграфист передавал на нем до 40 слов в минуту.

Верховный Суд в 1854 году признал авторские права Морзе на телеграф.

Газеты, железные дороги и банки быстро нашли применение его телеграфу. Телеграфные линии моментально оплели весь мир, состояние и слава Морзе умножились. В 1858 году от десяти европейских государств Морзе получил за своё изобретение 400 000 франков. В старости Морзе опекал школы, университеты, церкви, библейские общества, миссионеров и бедных художников.

Акваланг

Слово акваланг состоит из двух частей: латинской составляющей – aqua, вода и английской – lung, лёгкое. Aqualung – «Водяное лёгкое».

Капитан Жак-Ив Кусто и эксперт по газовому оборудованию двигателей внутреннего сгорания Эмиль Ганьян, работая в сложных условиях оккупированной немцами Франции, в январе 1943 года, изобрели первый безопасный и эффективный аппарат для дыхания под водой, названный аквалангом, который по сей день успешно используется дайверами – любителями для погружения на воздухе до глубины 40 метров.

На самом деле был изобретён не акваланг, а его основная часть – регулятор – устройство, позволяющее естественным образом дышать на глубине из баллона со сжатым воздухом. Акваланг, как автономный аппарат, был изобретён ранее и применялся водолазами военно-морских сил Франции с 1865 года. Правда, максимальное давление воздуха в баллоне составляло порядка 30–40 атмосфер, и нахождение под водой было существенно ограничено как по глубине, так и по времени нахождения. Регулятор Ж. И. Кусто позволял использовать воздух в баллонах под давлением 150 атмосфер ещё тогда, а сегодня до 200–300 и выше, что сделало возможным создать его большой запас, столь необходимый для довольно длительного нахождения под водой.

Итак, Жак-Ив Кусто, взяв за основу изобретение Эмиля Ганьяна, клапанное устройство автоматической подачи горючего газа в автомобильный мотор, разработал регулятор подачи воздуха из баллона в лёгкие подводника под тем давлением, под которым он находится в соответствии с глубиной. Причем подача воздуха в лёгкие подводника начинается тогда, когда им делается попытка вдоха, и прекращается тогда, когда вдох заканчивается. Таким образом, процесс дыхания подводного пловца продолжает оставаться естественным, а расход воздуха небольшим.

Алмаз искусственный

Множество заявлений о синтезе алмазов было задокументировано между 1879 и 1928 годами; большинство этих заявлений было тщательно проанализировано, но ни одно из них так и не подтвердилось. В 1939 году советский учёный Овсей Лейпунский вычислил необходимые для успешного исхода опытов величины давления: минимум 60 000 атмосфер. В 1972 году ему был выдан диплом на открытие закономерности образования алмазов с приоритетом, датированным августом 1939 года.

В 1940 годах в США, Швеции и СССР начались систематические исследования по выращиванию алмазов с помощью методов CVD и HPHT. Эти два метода и по сей день доминируют в производстве синтетических алмазов.

Впервые воспроизводимый синтез был выполнен в 1953 году: шведский учёный Балтазар Платен сконструировал установку, в которой кубический образец сжимался шестью поршнями с разных сторон. 15 сентября 1953 года на ней были получены первые в мире искусственные алмазы.

Новый метод, известный как синтез с подрывом, стал использоваться в конце 1990 годов. В основе данного метода лежит образование нанометровых песчинок алмаза при подрыве взрывчатки, содержащей углерод. Ещё один метод базируется на обработке графита высокомощным ультразвуком – он был продемонстрирован в лабораторных условиях, но пока не снискал коммерческого успеха.

Трейси Холл (1919–2008) – американский химик, впервые в мире совершивший документально засвидетельствованный синтез алмаза, используя оборудование собственной разработки. Этот успех привел к созданию крупной индустрии по производству суперматериалов.

Успех Холла, по его словам, стал возможен благодаря решимости идти собственным путём, начиная с радикального изменения конструкции используемого пресса. В аппарате использовался карболой (carboloy – сверхтвердый сплав на основе карбида вольфрама, диспергированного в кобальте, так же известный как widia), кольцевой бандаж из высокопрочной стали, поддерживающий центральную часть, где происходил синтез алмазов и два входящих в него конических поршня, приводимых в движение большим гидравлическим прессом.

Состав исходного материала, катализатор, требуемая температура и давление выбирались интуитивно. Холл использовал графит и троилит (FeS). Алмазы прилипали к танталовому диску, который использовался для подведения электрического тока при нагреве образца.

Этот эксперимент был выполнен при давлении в 70000 атмосфер и температуре 1600°C и длился около 38 минут. При вскрытии образца на танталовых дисках были обнаружены скопления кристаллов алмаза. 31 декабря 1954 года синтез алмаза был подтвержден, и 15 февраля 1955 года об этом было сообщено прессе.