Вещество, прозрачное при застывании

[Chemical Punk]

Мой давний друг задал мне интересную головоломку. Для театральной постановки ему требуется вещество с особыми свойствами. На сцене будет стол с каким-то современным химическим антуражем, вполне может быть настоящая магнитная мешалка с подведённым электричеством, перельстатический насос, что-то потенциально может управляться дистанционно и т.д., какие-то деньги на реквизит есть.
А само вещество должно быть таким:
1. При комнатной температуре вещество должно быть твёрдым прозрачным, желательно, чтобы внешний вид не сильно отличался от воды.
2. Вещество должно плавиться и образовывать полностью прозрачный расплав. Температура плавления не критична, учитывая, что это театральная постановка, то лучше ограничится разумными значениями 40-120С.
3. Вещество должно иметь относительно чёткую температуру плавления. Диапазон перепада температуры от жидкого состояния до твердого, на мой скромный взгляд, должен быть не больше 2-5С.
4. Переход жидкость-твердое тело (твердое - это когда не выливается из стакана, реология не важна) должен проходить за 2-3 минуты или быстрее, в идеале - секунды. Никто не запрещает незаметно (или даже нарочито пафосно) добавить в колбу что-то ещё. Или просто снять колбу с мешалки. Потенциально можно среди околохимичесеского хлама на столе спрятать небольшой вентилятор, хотя, это не желательно, вещество должно застыть, когда колба в руках у актёра. Охлаждать какими-то хладагентами, естественно, никто не будет.
5. Зритель видит только переход жидкость-твердое состояние, по этой причине совершенно не важно в каком виде вещество попадает в колбу.
6. Переход жидкость-твёрдое состояние может быть как обратимым, так и не обратимым, вещество в колбе это расходник, а не постоянный реквизит. Колба тоже может быть одноразовой.
7. Цена за разовый показ не более нескольких тысяч рублей.
8. Конечно, низкая/нулевая токсичность, отсутствующий, слабый или хотя бы приятный запах, безопасность применения. Работать будут совсем не химики, без вытяжного шкафа и на сцене перед зрителями, так что пострадавших быть не должно. Само-собой, прекурсоры не желательны.
9. Ну, понятно, что это может не одно конкретное вещество, а что-то более сложное, застывание расплава заменяется полимеризацией, кристаллизацией из переохлаждённого раствора и т.д. Важен визуальный эффект, а не химия процесса.

Без долгих раздумий я смог выдать только такие варианты:
- расплав ацетата натрия (но он не прозрачен после застывания)
- не слишком концентрированный раствор ПВХ в пластификаторе типа диоктилфталата (спорно, не понятно как быстро застынет и нет определённой температуры плавления)
- горячий раствор желатина (аналогично ПВХ/ДОФ)
- прозрачная эпоксидка с пластификатором (для снижения экзотермического эффекта) и какой-то очень быстрый катализатор полимеризации (очень рискованно, не факт, что не вскипит)
- расплав ментола в ПЭГ-400 (но всё равно полной прозрачности не будет, и запах расплава вблизи просто удушающий)
- сольват ацетата кальция (опять не будет полной прозрачности)
- полимеризация раствора акриламида с образованием почти прозрачного геля (реакция протекает слишком долго)
Варианты плохие и дальше мысль зашла в тупик...
Может быть у кого-то есть хорошие идеи?

[MONSTA]

Поскольку это театральная постановка, переход от жидкости к твердому состоянию должен быть явно видимым. Может, требование прозрачности твердой фазы - как раз лишнее? Все затвердело и это сразу всем видно. Как вариант - пересыщенный раствор тиосульфата натрия.

[Polychemist]

Вместо желатина можно попробовать агарозу, лучше качеством повыше, чем для сладостей, типа той, которую биологи для форезного геля используют.

[hisamazu]

Вместо желатина можно попробовать агарозу, лучше качеством повыше, чем для сладостей, типа той, которую биологи для форезного геля используют.

Насчет агарозы не знаю, но ГОСТ на желатин нам утверждает, что студень можно получить из 10 % раствора за один час при температуре не выше 20 С. Плюс любые процессы по застыванию если вещества граммов 200 (его же должно быть видно?)...не очень представляю себе, как обеспечить такой отвод тепла, теплопередачу в теле самого вещества. Поэтому пересыщенные/переохлажденные растворы как-то перспективнее выглядят. С предсказуемостью поведения может быть не очень. Но эксперимент покажет.

[Polychemist]

Не по теме, но может тоже можно обыграть - легкоплавкие сплавы (Вуд,...).

[Sovetnik]

Переход жидкость-твердое тело (твердое - это когда не выливается из стакана, реология не важна) должен проходить за 2-3 минуты или быстрее, в идеале - секунды.

Это самое трудновыполнимое условие.

Для веществ, в количестве видимом зрителем - практически нереально, особенно если речь идет о плавлении, застывании - это десятки минут (вспомните как долго плавится лед).

Полимеризация - возможный вариант, но это необратимо и опять же - время - это не секунды.

[Шуша]

1. ПААГ. Вполне прозрачен. Если добавить побольше катализатора и активатора полимеризации, то и за пару минут может встать. Особенно если подогреть. Но акриламид неполезен, лучше в перчатках работать.
2. Жижа для 3D принтеров с УФ полимеризацией. Вроде, бывает прозрачная. Подсветить ее УФ, никто и не заметит. Но вот по цене не знаю.

[Chemical Punk]

Поскольку это театральная постановка, переход от жидкости к твердому состоянию должен быть явно видимым...

Нет, я уже зарёкся вмешиваться в ход театральных постановок. Мне 3 человека с профильным образованием много раз объясняли, что у тетра свои законы и моя логика с их драматургией - это совершенно разные вселенные в параллельных мирах. В данном случае режиссёру видней, пускай развлекаются как хотят.

[Chemical Punk]

... можно попробовать агарозу...

А вот это конструктивная мысль, надо попробовать экспериментально.

[Chemical Punk]

...не очень представляю себе, как обеспечить такой отвод тепла...

Да, я вот тоже думаю, что это ключевая проблема.

[Chemical Punk]

Не по теме, но может тоже можно обыграть - легкоплавкие сплавы (Вуд,...).

Да почему же не по теме? Фабрика иллюзий допускает много отклонений от реальности. Не знаю как актёр удержит в руке колбу весом в десяток килограммов, но это тоже вариант. И за счёт большей массы теплосодержание металла будет совсем за гранью реализуемого охлаждения колбы.

[Chemical Punk]

...Полимеризация - возможный вариант, но это необратимо и опять же - время - это не секунды.

Даже если полимеризация за 1-2 минуты, то всё равно мономер может закипеть. Если только полимеризация проходит с большим избытком воды или другого инертного разбавителя с образованием геля, тогда за счёт теплоёмкости разбавителя можно избежать кипения.
Только что может полимеризоваться за 1-2 минуты?

[Chemical Punk]

1. ПААГ. Вполне прозрачен. Если добавить побольше катализатора и активатора полимеризации, то и за пару минут может встать...

А есть практический опыт быстрой полимеризации? Если надо, то актёр будет в перчатках, это не проблема.

2. Жижа для 3D принтеров с УФ полимеризацией. Вроде, бывает прозрачная. Подсветить ее УФ, никто и не заметит. Но вот по цене не знаю.

Тоже думал про это, На столе с большой сборкой УФ-диодов потенциально полимеризовать можно, но всё равно это долгий процесс.

[Авас Петяев]

2. Жижа для 3D принтеров с УФ полимеризацией. Вроде, бывает прозрачная. Подсветить ее УФ, никто и не заметит. Но вот по цене не знаю.

Тоже думал про это, На столе с большой сборкой УФ-диодов потенциально полимеризовать можно, но всё равно это долгий процесс.
[/quote]

Продаются прозрачные УФ-полимеризующиеся жидкости для изготовления шлифов с временем полимеризации около минуты. Твердый полимер чуть желтоватый, но остается прозрачным. Например: https://www.cloeren.de/metallographie-s ... ht-1-liter

[Шуша]

А есть практический опыт быстрой полимеризации? Если надо, то актёр будет в перчатках, это не проблема.

Специально такая задача не ставилась. Там наоборот требовалось достаточное "время жизни", чтобы успеть залить смесь в изделия. Но как-то получилось, что лаборантка ошиблась, и гель "встал" минут через 10-15. Скорее всего, она тогда TEMEDа с ПСА бахнула раза в два больше, чем нужно. Ну, а если подогреть, то может удастся сократить время полимеризации до приемлемого значения. Пробовать надо. С экспериментом помочь не могу, уже не занимаюсь этим.

Тоже думал про это, На столе с большой сборкой УФ-диодов потенциально полимеризовать можно, но всё равно это долгий процесс.

А я подумал и пришел к выводу, что с этим вариантом ничего не выйдет. И дело не в скорости полимеризации. Она как раз высокая, раз в принтерах используется. А в том, что это работает в тонком слое. В объеме, скорее всего, не сработает, т.к. этот состав с высокой вероятностью малопрозрачен для УФ. Да и стекло колбы тоже.

Кроме того, хочу обратить Ваше внимание на еще одну проблему, которую следует учитывать при выборе варианта. В процессе отверждения чаще всего несколько меняется объем вещества. Колба может лопнуть. Поэтому получение действительно твердого монолитного продукта в ней крайне нежелательно. Особенно в сочетании с нагревами/охлаждениями. Так что нужно думать в сторону гелей.

[Polychemist]

А ещё бывают гидрогели, типа полиакрилка со степенью набухания 500-1000, вроде пользуют в памперсах, кошачьих туалетах и т.п. Горсть сухого заранее на дно колбы, потом на сцене залить водой, вода первое время будет плескаться, через какое-то время - не будет.

[Chemical Punk]

... Например: https://www.cloeren.de/metallographie-s ... ht-1-liter

Спасибо! Поищу мелкую фасовку чего-то подобного

[Chemical Punk]

...в том, что это работает в тонком слое. В объеме, скорее всего, не сработает, т.к. этот состав с высокой вероятностью малопрозрачен для УФ. Да и стекло колбы тоже.

Да, соглашусь, в 3d-принтерах же полимеризация помлойная, так что жидкая смола просто должна сильно поглощать в током слое. В своё время занимался фотокатализом, обычное лабораторное боросиликатное стекло (без выраженного зелёного оттенка) достаточно прозрачно для излучения светодиода со средней длиной волны 365 нм, коэффициент поглощения не выше 0.4-0.5. Это не ограничивающий фактор С изменением объёма при полимеризации можно бороться инертными разбавителями, ДОФ, ДБФ и т.д. Это тоже не проблема.

[Chemical Punk]

А ещё бывают гидрогели, типа полиакрилка со степенью набухания 500-1000

Точно, есть такой "сухой снег" для фокусов! Там должен быть высокомолекулярный полиакрилат натрия. Никогда с ним не работал, но будет повод попробовать.

[Chemical Punk]

И только химики понимают, что задача нифига не простая...
Что интересно, для режиссера это вообще не задача, а мелкое развление на 5 минут для любого химика.