Как работает ластик
Задолго до того, как человечество научилось стирать опечатки одним нажатием клавиши «delete», мы исправляли ошибки и правили тексты старым проверенным способом — буквально соскабливая промахи со страницы.
Классический ластик сегодня стал обязательным обитателем ящиков для всякого хлама, школьных пеналов и офисных органайзеров. Но как именно работают эти хитроумные предметы? Как «стерка» стирает?
История ластика
Люди делали пометки с помощью графита на протяжении тысяч лет. Однако современные карандаши — в которых графит или смесь графита с глиной заключены в деревянную оболочку — ведут свою историю с XVII века.
В то же время привычные нам ластики появились с легким опозданием. В числе их предшественников были скатанные шарики из черствого хлебного мякиша и воск. Затем, в XVIII веке, для удаления записей начали использовать натуральный каучук. Позже, в XIX веке, ластики из сырой резины стали делать прочнее с помощью термической обработки и серы — вулканизации. И, наконец, в XX веке дебютировали пластиковые ластики.
За несколько тысяч лет до того, как колонизаторы коммерциализировали каучук, коренные народы Мезоамерики уже создавали инструменты и предметы для развлечений из натурального латекса, добывая и перерабатывая сок местных каучуковых деревьев.
И хотя сегодня в некоторых частях мира синтетические ластики, состоящие из таких веществ, как поливинилхлорид (ПВХ), популярнее натуральной резины, в целом все «стерки» работают одинаково.
Многие современные карандаши выпускаются со встроенным ластиком на конце. Это нововведение было впервые запатентовано в Филадельфии в 1868 году.
Физика процесса стирания
Были ли ластики съедобными, термообработанными или даже электрическими, основы процесса стирания оставались неизменными. Карандаши и ластики работают в тандеме за счет сил притяжения и трения.
Когда вы ведете карандашом по бумаге, крошечные частички углерода отслаиваются и остаются на ней, образуя карандашный след. Карандашный «грифель» не просто застревает между волокнами бумаги. По мере скалывания частиц графита они оседают на поверхности страницы и удерживаются там благодаря очень слабому межмолекулярному притяжению.
И вот здесь в дело вступает ластик. Адгезия, или сцепление этих маленьких частичек графита с резиной выше, чем с бумагой. Поэтому, когда вы трете резиной по бумаге, она их удаляет.
Присутствует также легкий абразивный эффект, когда вы смещаете частицы графита за счет трения. Этот процесс немного истончает бумагу, что объясняет, почему существует так много разновидностей ластиков: более мягкие, как правило, бережнее относятся к странице, в то время как твердые обычно более долговечны и точны.
Химия процесса стирания
Химическое притяжение называется ван-дер-ваальсовыми силами. В молекулах крошечные электрические заряды распределены по атомам, и положительные заряды притягивают отрицательные. Так, в бумаге есть молекулы с отрицательным зарядом, которые притягиваются к положительно заряженным поверхностям графита. Проще говоря, когда вы пишете карандашом, графит держится на странице именно благодаря этим силам притяжения.
Однако связь между графитом и бумагой довольно слабая. Поэтому, когда вы трете ластиком по листу, трение фактически разрушает это притяжение между графитом и страницей, и графит, который только что был на бумаге, в итоге прилипает к ластику. На молекулярном уровне графит состоит из множества двухмерных слоев углерода — известных как графен, — которые наложены друг на друга и удерживаются вместе теми же ван-дер-ваальсовыми силами.
На одном слое графена есть облако электронов, и на другом слое графена тоже есть облако электронов. Электроны на этих слоях могут хаотично колебаться, из-за чего одна сторона становится слегка положительно заряженной, а другая — слегка отрицательно заряженной.
Поскольку положительные и отрицательные заряды взаимодействуют друг с другом, это связывает элементы между собой. Иными словами, именно ван-дер-ваальсовым силам мы обязаны тем, что графит удерживается на странице единым следом.
Хотя отдельные слои графена абсолютно нейтральны и не имеют собственного диполя, то есть изначально зафиксированных положительной и отрицательной сторон, они все равно взаимодействуют друг с другом из-за этих случайных колебаний. В этом и заключается суть ван-дер-ваальсовых сил. По сути, это сила между любыми двумя объектами, в которых электроны могут перемещаться и компенсировать заряды друг друга, удерживая вещи вместе. Пусть и довольно слабо.
Как работают стираемые маркеры и ручки?
Маркеры для маркерных досок и губки для их стирания работают по схожему принципу, но с некоторыми усложнениями. Здесь задействована идеально гладкая поверхность доски, которая не дает чернилам впитаться, и особый маслянистый разделяющий агент в составе самих маркеров, удерживающий чернила «в подвешенном состоянии» над доской. Легкий взмах губки без труда разрушает связь между этим маслянистым слоем и белой поверхностью.
Однако некоторые стираемые чернила устроены иначе. Производители ручек используют термохромные чернила, которые реагируют на изменение температуры, становясь прозрачными при нагревании.
Когда вы трете ластиком по странице, трение повышает температуру поверхности выше 60 °C, что активирует регулятор в чернилах. Это временно разрывает связь между красителем и проявителем цвета, эффективно стирая написанное.
Альтернативы ластикам
Обычные чернила, в отличие от стираемых, не реагируют на температуру. Из-за этого «стереть» ошибку, не повредив при этом структуру бумаги, практически невозможно. Жидкость переносит чернила вглубь волокон, и когда она высыхает, пигмент остается внутри. По сравнению с графитом, он гораздо сильнее встраивается в саму молекулярную сеть, из которой состоит бумага.
Чтобы скрывать опечатки и чернильные кляксы, в середине XX века начали применять корректирующие жидкости, штрих-ручки и ленты. Однако сама концепция закрашивания ошибок стара как мир. Еще в Древнем Египте мастера использовали белую краску, чтобы замазывать промахи на папирусах.
Будь вы древнеегипетским писцом, маскирующим кляксу на папирусе, или современным студентом, яростно стирающим каракули на полях, — совершать ошибки свойственно человеку. За историей эволюции обычного ластика скрывается наше вечное стремление к совершенству. И пока мы продолжаем писать, рисовать и проектировать, скромная стирательная резинка останется нашим главным союзником, напоминающим, что любую оплошность можно исправить, если приложить немного физики и химии.
