Клейкая лента продолжает удивлять

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Клейкая лента (или скотч), которой в прошлом году исполнилось 100 лет, действительно продолжает удивлять. «Химия и жизнь» уже рассказывала о том, как при помощи клейкой ленты можно сделать рентгеновский снимок. Осенью 2008 года на сайте журнала Nature появилось видео, на котором трое физиков из Калифорнийского университета демонстрировали этот процесс.

В вакуумированной камере, накрытой сверху стеклом, вращаются две катушки с обычным канцелярским скотчем — с одной катушки скотч перематывается на другую со скоростью 5 см в секунду. С приблизительно такой же скоростью мы руками разматываем ленту с катушки. Над скотчем невооруженным глазом видно голубое свечение. Если поднести счетчик Гейгера, то он будет захлебываться.

В какой-то момент руководитель научной группы Карлос Камара прикладывает к стеклянной крышке палец, а на палец накладывает рентгеновскую пленку, подобную той, что используют в стоматологии, когда делают снимок корней зуба. И через пару секунд Камара показывает зрителям рентгеновский снимок своего пальца.

Что же там происходит? При разматывании ленты выбрасываются электроны. И при столкновении с обратной стороной ленты они генерируют рентгеновское излучение. Сотни тысяч рентгеновских фотонов за ничтожные доли секунды! Это самый дешевый способ генерации рентгеновского излучения в подобном масштабе.

Про голубое свечение известно не одну сотню лет. Оптический феномен, при котором свет возникает при разделении, раскалывании, отрывании разных материалов, называется триболюминесценцией. Связан он с электризацией поверхности. И действительно, отмотанная клейкая лента электризуется. Стоит ее отпустить, как она немедленно притянется к катушке.

А вот рентгеновские лучи при разматывании скотча обнаружили еще в 1953 году. Тогда с докладом в Академии наук выступили трое советских ученых из лаборатории члена-корреспондента АН СССР Бориса Владимировича Дерягина.

Они как раз и рассказывали о разнообразных лучах, которые появляются, если отрывать полимерную пленку от стеклянной подложки. Надо отдать должное Карлосу Камаре — в своем исследовании 2008 года он ссылается на советских ученых.

Но на этом сюрпризы от скотча не закончились. Вы наверняка замечали, что, когда отклеиваешь скотч от рулона, он характерно и довольно громко скрипит. Откуда берется такой противный звук? Этот вопрос взволновал материаловедов из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы в Саудовской Аравии, и они в эксперименте получили ответ (Physical Review E.).

Ученые приклеили скотч к стеклянной пластинке, которая была надежно зафиксирована. А затем стали отклеивать скотч и с помощью приборов фиксировать всё, что происходит в самой ленте и вокруг нее. Высокоскоростная камера, смотрящая на скотч снизу, через стеклянную пластину, зафиксировала, как на клейкой стороне стали стремительно образовываться микротрещины.

Другая сверхбыстрая камера, снимающая со скоростью 2 миллиона кадров в секунду, искала ударные волны в воздухе рядом с лентой. Сами волны, конечно, в камеру не разглядишь. Но они изменяли плотность воздуха, из-за чего отклонялись параллельные лучи света от двух вогнутых зеркал. Так что ударные волны были косвенно обнаружены.

В целом картина сложилась такая. При отклеивании скотча от пластины (или катушки) микротрещины начинались с одного края и распространялись по всей ширине ленты. Когда они доходили до другого края, то действительно порождали серию ударных волн и резких звуковых импульсов. Интересно, что трещины двигались со сверхзвуковой скоростью. Вот откуда этот скрипучий, скрежещущий звук, когда мы отматываем скотч.

«Зачем этим занимаются ученые?» — спросите вы. Подумаешь, скотч скрипит при отрыве от поверхности! Да пусть скрипит! Если бы вы работали в упаковочной или транспортной компании, у вас такой вопрос не возникал бы. Упаковщики сыты по горло этим скрежещущим звуком, они мечтают о тихой ленте. А сделать ее можно, только разобравшись в механике и акустике процессов, происходящих при отклеивании скотча, за что упаковщики скажут ученым большое спасибо.