Эдвард Ачесон

Эдвард Ачесон (англ. Edward Goodrich Acheson; 9 марта 1856, Вашингтон, Пенсильвания — 6 июля 1931, Нью-Йорк) — американский изобретатель, инженер-химик и предприниматель. Наиболее известен как создатель промышленного способа получения карбида кремния (карборунда) и графита. Его исследования и изобретения заложили основы современной промышленности абразивных материалов и электрографии.

Биография

Ранние годы и начало карьеры

Эдвард Гудрич Ачесон родился в семье шахтёра и владельца небольшой угольной шахты. Получил начальное образование в местной школе, однако систематического высшего образования не имел. В 1870-х годах работал на различных промышленных предприятиях, в том числе на железной дороге и в угольной промышленности. В 1878 году, заинтересовавшись электротехникой, устроился ассистентом к Томасу Эдисону в его лабораторию в Менло-Парке. Под руководством Эдисона Ачесон участвовал в разработке электрического освещения и систем передачи энергии. В 1880 году он был назначен главным инженером компании Edison Electric Light Company в Европе, где занимался установкой осветительных систем в Париже и Лондоне.

Изобретение карборунда

В 1891 году, вернувшись в США, Ачесон основал собственную лабораторию в Монровилле (Пенсильвания). Его целью было получение искусственного алмаза путём нагрева смеси глины и углерода в электрической дуге. В ходе одного из экспериментов, нагревая смесь кокса и глины (оксида алюминия) до высокой температуры, он получил твёрдые кристаллы, которые, как он первоначально полагал, были алмазами. Однако анализ показал, что это соединение кремния и углерода — карбид кремния (SiC). Ачесон запатентовал способ его получения в 1893 году (патент США № 492 767) и дал материалу торговое название «карборунд» (от лат. carbo — уголь и corundum — корунд).

Развитие производства графита

В 1896 году Ачесон обнаружил, что при нагреве карбида кремния до ещё более высоких температур (около 2000–2500 °C) кремний испаряется, а углерод перекристаллизовывается в графит. Этот процесс, названный ачесоновским графитированием, стал основой промышленного производства синтетического графита высокой чистоты. В 1899 году он основал компанию Acheson Graphite Co., которая начала выпуск графита для смазок, электродов и других промышленных нужд.

Деятельность в области электротехники

Параллельно с работами по карборунду и графиту Ачесон занимался усовершенствованием электротехнического оборудования. В 1890-х годах он разработал и запатентовал конструкцию электрической печи сопротивления, которая позволяла достигать температур, достаточных для плавления тугоплавких материалов. Эта печь стала прототипом современных промышленных электропечей.

Основные изобретения и достижения

Карбид кремния (карборунд)

Карборунд — одно из самых твёрдых известных веществ (9,5 по шкале Мооса, уступает только алмазу). Его абразивные свойства сделали его незаменимым в шлифовальной и полировальной промышленности. Ачесон разработал технологию получения карбида кремния в промышленных масштабах, что привело к созданию абразивных кругов, шлифовальных камней и наждачной бумаги. Впоследствии карбид кремния нашёл применение в электронике (полупроводники) и в производстве керамики.

Синтетический графит

Процесс ачесоновского графитирования позволил получать графит высокой чистоты, который ранее добывался только в природных месторождениях. Этот материал стал ключевым компонентом в производстве:

• электродов для электродуговых печей;
• смазочных материалов для высокотемпературных узлов;
• тиглей для плавки металлов;
• в XX веке — в ядерной энергетике (графитовые стержни-замедлители).

Электрическая печь сопротивления

Печь Ачесона была первой промышленной электропечью, способной работать при температурах свыше 2000 °C. Она использовалась не только для синтеза карбида кремния и графита, но и для плавки стали, производства карбида кальция и других высокотемпературных процессов. Конструкция печи включала угольный стержень-резистор, помещённый в огнеупорную оболочку.

Предпринимательская деятельность

В 1891 году Ачесон основал компанию Carborundum Company (позднее — The Carborundum Company) для производства и продажи карборунда. Компания быстро стала мировым лидером в области абразивных материалов. В 1899 году он также основал Acheson Graphite Co., которая впоследствии была объединена с другими предприятиями в компанию Union Carbide (в настоящее время — подразделение Dow Chemical). Ачесон был президентом обеих компаний до своей смерти.

Признание и награды

• 1901 год — избран членом Американского института инженеров-электриков (AIEE).
• 1910 год — награждён медалью Джона Скотта (Филадельфия) за изобретение карборунда.
• 1928 год — удостоен медали Перкина за выдающиеся заслуги в области химической технологии.
• 1929 год — награждён медалью Франклина за вклад в электротермию и материаловедение.

В 1931 году, незадолго до смерти, Ачесон передал значительную часть своего состояния в фонд поддержки научных исследований.

Влияние на науку и промышленность

Изобретения Эдварда Ачесона оказали долгосрочное влияние на несколько отраслей промышленности:

• Абразивная промышленность: карборунд вытеснил природные абразивы (корунд, наждак) благодаря своей твёрдости и дешевизне производства.
• Металлургия: синтетический графит позволил производить высококачественные электроды для электропечей, что ускорило развитие электросталеплавильного производства.
• Электротехника: высокотемпературные печи Ачесона стали основой для создания полупроводниковых материалов и керамики.
• Ядерная энергетика: графит высокой чистоты, полученный по методу Ачесона, использовался в первых ядерных реакторах (например, в Чикагской поленнице-1).

Источники

• Acheson, Edward G. A Pathfinder: Discovery, Invention, and Industry. New York: The Scudder Press, 1910.
• The Carborundum Company: A History of the Development of the Abrasive Industry. Niagara Falls, 1925.
• Dictionary of American Biography. Vol. 1. New York: Charles Scribner’s Sons, 1943.
• Journal of the Electrochemical Society. Vol. 60, 1931 (некролог Э. Г. Ачесона).
• Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, 2005.