Суть открытия заключалась в возможности получать рельефные отпечатки гравюр при помощи электрического тока. А началось все с опытов по выделению меди из раствора ее солей при помощи тока.
Налейте в стеклянную банку раствор медного купороса и опустите в него два электрода. Один должен быть медным, другой — из любого материала, проводящего электрический ток, например, из графита. (В технике такое устройство называется гальванической ванной.)
Подключите к электродам источник постоянного тока напряжением примерно 3 В. «Минус» источника соедините с электродом из меди, а «плюс» — с другим электродом (рис. 2).
Вы увидите, как на катоде — так принято называть отрицательный электрод — начнется выделение меди. Отметим также, что поверхность положительного электрода — анода — посветлеет и начнет растворяться.
Вот что происходит в вашей гальванической ванне. На медном электроде образуются положительно заряженные ионы меди. Это атомы, потерявшие по два электрона со своей внешней оболочки. Их электроны не исчезли, а прошли через источник тока и выделились на катоде, зарядив его отрицательно.
Под действием электрического поля эти ионы движутся в сторону катода. Достигнув его поверхности, они захватывают находящиеся на ней электроны и, разряжаются, превращаясь в нейтральные атомы.
Так на катоде и образуется слой меди.
Б.С.Якоби заметил, что при этом медь покрывает все выступы и впадины катода. Если этот слой снять и рассмотреть, то окажется, что его поверхность является в точности обратным рельефом поверхности катода. Там, где на катоде были мельчайшие выступы, на слое меди образуются точно такие же впадины, а на месте впадин — выпуклости. (И все это — с точностью, которая подтверждается даже наблюдением под электронным микроскопом!)
Эта сторона явления особенно заинтересовала ученого. Он стал омеднять пуговицы, стараясь затем отделять от них слой металла с обратным рельефом. Долгое время это получалось плохо. Медь отделялась частично, в других же местах намертво соединялась с предметом.
Изобретатель менял состав раствора и напряжение на электродах, но решение пришло случайно. Он заметил, что медь отделяется в тех местах, к которым он прикасался руками. Тогда он смазал металлическую пуговицу тонким слоем жира и, подержав ее несколько часов на катоде гальванической ванны, легко отделил от нее слой меди с обратным рельефом. Его он тоже смазал — тонким слоем жира и вновь поместил на катод ванны.
Вскоре Б.С.Якоби получил на нем слой меди и снял его. У него в руках оказалась поразительно точная копия рельефа пуговицы.
Об этом открытии в 1838 году Якоби написал письмо в Академию наук. «Что не удалось многократным стараниям медно-граверного искусства… сумело совершить тихое творчество природы», — говорилось в нем.
Таким способом, как оказалось, можно получить и копию любого предмета.
Изобретение сразу же было использовано для точного воспроизведения денежных матриц. Так удалось изготовить несколько сотен совершенно неотличимых друг от друга медных досок для печатания кредитных билетов. Очень скоро метод нашел широчайшее применение в типографском деле и для других весьма важных целей.
Так, выяснилось, что медью можно покрывать даже предметы, сделанные из воска, пластилина, гипса — любого вещества, не проводящего электрический ток.
Для этого лишь нужно создать на их поверхности проводящий слой и подвести к нему отрицательный полюс источника тока.
Проводящий слой на таких материалах проще всего получить, нанося на них при помощи мягкой кисточки графитовый порошок. Таким способом удается копировать скульптуры и барельефы.
У тех, кто занимается лепкой, часто получаются очень удачные фигурки, но, увы, век пластилина недолог. Если такое изделие покрыть графитом и поместить на катод гальванической ванны с раствором медного купороса, то оно постепенно обрастет слоем меди. Однако поверхность его получится шероховатой. Поэтому копии медалей, барельефов и даже скульптур делают методом обратного рельефа.
Вот как, например, можно сделать копию одной из сторон старой монеты. Положите ее на чистое стекло и залейте воском, предварительно заложив в него медные проволочки, как это показано на рисунке 3.
Когда воск застынет, отделите его от монеты и образовавшийся в нем обратный рельеф «закрасьте» графитовым порошком (рис. 4).