Драконье стекло в «Песне Льда и Пламени»: где найти это мощное оружие

Это четвертая статья нашего исследования материального мира «Песни Льда и Пламени», более известной как «Игра престолов». Первые три части можно прочитать здесь.

Эта зима была не про снег или лед. Речь шла о черном материале, который телегами привозили с острова в Узком море.

Народ называл его драконьим стеклом. Оно было черным и острым. Оружие дикарей.

Несмотря на цвет, оно блестело на солнце как металл. Имело кромки и складки как камень, но разбивалось на землю как лед.

Тот друг Короля Севера — толстый, по имени Сэм — якобы убил Белого Ходока драконьим стеклом. Теперь каждый ребенок к северу от Близнецов знает: кроме Валирийской стали, только драконье стекло может убить Белого Ходока.

Драконье стекло. Источник: HBO

Смерть на пороге — драконье стекло единственная надежда на долгую ночь.
Мужчины с трепетом говорили о глубоких шахтах, где оно добывается. Маленькие и большие осколки блестели во мраке, укрытые как драгоценности в щелинах древних скал.

В легендах простых людей драконье стекло — это то, что получается, когда горящие драконы расплавляют камень. Старовалирийское название «зиртис перзис» буквально переводится как «замерзший огонь». Неудивительно, что оно способно убить мертвых снова?

Местера же знали правду. Скалу расплавлял не дыхание драконов, а жидкое ярость вулканов, пробивающихся из древних ран. Они называли его по-настоящему: обсидиан.

Топор Пса из драконьего стекла. Источник: HBO

Замерзший огонь

У нас нет драконьего стекла, но обсидиан — распространенное вулканическое стекло. В «Натуралис 히стория» (77 г. н.э.) Плиний Старший пишет: «…среди разновидностей стекла можно отнести обсидиановое стекло, вещество, очень похожее на камень, найденный Обсидием в Эфиопии».

Неизвестно, когда Обсидий сделал открытие, но стекла были известны за сотни тысяч лет до Плиния. Обсидиановые артефакты найдены в слоях 700 000 г. до н.э., что делает стекло одним из ранней инженерных материалов человечества.

В то же время стекло не стало бытовым до недавнего времени. В Средние века его можно было увидеть только в церквях — витражи.

Сегодня у нас взрывной рост видов стекла. Мы пьем из натрий-кальциевого стекла. Линзы из пирекса или свинцового стекла. Здания облекаем в фLOAT-стекло, коронное стекло, многослойное. Химические реактивы нагреваем в боросиликатной посуде. Автостекла закалены. Химически усиленное стекло (Gorilla Glass) создано для смартфонов.

Существуют стекла всех цветов, селективно прозрачные в ЭМ-спектре: УФ-стекло, ИК-стекло, даже электрохромное, меняющее цвет при нажатии кнопки.

Натрий-кальциевые силикатные стекла

Технически стекло — не материал, а состояние вещества. Как вещества могут быть твердыми, жидкими, газами, многие могут быть стеклом.

Большинство наших стекол начинаются с кварцевого песка, плавящегося при высокой температуре. Расплав быстро охлаждают — так быстро, что молекулы не успевают выстроиться в кристаллическую решетку. Результат — атомная структура между твердым телом и жидкостью (см. изображение).

[а] Атомная структура стекла [б] Атомная структура кварца. Источник: Том Хасбэнд, «Сладкая наука о конфетах»

Кварц (справа) — аккуратная гексагональная решетка, стекловидный кварц (слева) — хаотичен. Почти все электрические, тепловые и механические свойства стекла исходят из этой структуры.

Проблема: песок плавится при ~1700 °C, что дорого и сложно. Добавка соды (карбонат натрия) снижает точку плавления до 1300 °C — получается «содовое стекло». Но оно растворимо в воде — негодно для окон (растворились бы под дождем). Добавка извести (оксида кальция) решает проблему, создавая химически стабильную смесь. Стекло с ~70% песка, 18% соды, 12% извести называется натрий-кальциевым силикатным стеклом — самым распространенным в мире (тара, окна, бутылки, банки).

Коронное стекло

Расплавленное стекло похоже на жвачку: его можно надувать в любую форму теплом, воздухом и инструментом.

Ручная выдувка «коронного стекла» была популярна до появления машин. Легендарные витражи средневековых соборов сделаны из него.

Надувание воздуха в комок расплава формирует полую сферу — «корону». Её нагревают и быстро вращают, сплющивая в лист, который режут на прямоугольники. Вращение неизбежно делает края тоньше центра. Поэтому старые витражи толще снизу, чем по середине.

Витражный оконный заполнение, собор Шартра, Франция

Высокотемпературные стекла

Обычное натрий-кальциевое стекло не выдерживает резких перепадов температур. Зальете кипяток в стеклянную бутылку — она треснет.

Добавка оксида бора улучшает термические свойства, сохраняя прозрачность. Это критично для наблюдения за экзотермическими реакциями в пробирке. Боросиликатное стекло позволяет смотреть без риска пролива.

Стеклокерамика дала стекла с выдающейся теплопроводностью и термоударной стойкостью. Например, NEXTREMA от Schott AG выдерживает до 950 °C с тепловым расширением менее 1%.

Видео демонстрирует термоударную стойкость трех линий NEXTREMA: прозрачной, непрозрачной и полупрозрачной. Листы нагревают до 350 °C, затем погружают в ледяную воду. Обычное стекло рассыпается. NEXTREMA остается целым.

Стеклокерамика содержит керамические включения в аморфной стеклянной матрице. Включения подавляют тепловое расширение и обеспечивают высокую теплопроводность, позволяя выдерживать колоссальные перепады температур. Объем включений обычно менее одной миллионной части общего объема, сохраняя оптическую прозрачность.

Подробнее о стеклокерамике в нашей статье «Стеклокерамика: свойства, обработка и применение».

От Брана Строителя до Брана Сломленного

Как дети леса, мы прошли долгий путь от драконьего стекла. Как народы Вестероса и Эссоса, мы строим города из наших материалов и пишем их радости, печали и стремления.

С миллионами металлов, керамик, стекол, полимеров и композитов у нас под ногами мы не окраины Семи Королевств. Мы наследники Валирии: славной земли, полной магии и чудес.
Как история, начавшаяся с Брана Строителя, закончилась с Брана Сломленного, мы пишем свой еще более великий эпос. Вековую, вечно растущую историю наших материалов.

Я работаю на передовой применения машинного обучения и ИИ к одному из древнейших занятий цивилизации — пониманию, использованию и разработке новых материалов.