Использование фуллеренов поможет наладить экологически чистое производство
Углерод – это уникальный и даже загадочный химический элемент. Именно на его примере чаще всего рассматривается такое явление как аллотропия – возможность существования одного элемента в форме различных структур. Долгое время были известны три основные аллотропные формы углерода – это графит, алмаз и карбин.
Однако существовали гипотезы и о четвёртой форме углерода, а в 1985 года эти предположения были экспериментально доказаны. Фуллерены – так была названа открытая ипостась углерода (внутри которой, в свою очередь, есть несколько разновидностей).
Название произошло от имени американского архитектора Р.Б.Фуллера, известного своими полусферическими сооружениями, и это отнюдь не случайно. Молекула фуллерена представляет собой углеродный шарик, похожий на футбольный мяч. Не сразу открытие было оценено по достоинству, и только в 90-е годы XX века интерес стал возрастать.
Производство фуллеренов осуществляется химическим способом. Наиболее распространённая технология основана на использовании графита, который подвергается термическому воздействию. В ходе лазерного облучения либо электролитического нагрева удаётся получить новую структуру.
Термическое разложение углерода изредка наблюдается в природе – во время удара молнии или извержения вулкана. В местах таких природных явлений можно обнаружить фуллерены. Особый интерес представляет минерал, известный как шунгит, который в настоящее время добывается в Карелии. Он как раз содержит в себе фуллерены.
Углерод – один из наиболее распространенных химических элементов на нашей планете и может рассматриваться как стратегический материал. Многие новейшие технологии основаны на его использовании благодаря возможности создать экологически чистое производство.
Материя и пустота внутри молекул фуллеренов
Молекула действительно необычна – по сути, это вакуум, заключённый в шарообразную решётку. Эта пустота привлекла особое внимание исследователей. Ряд технологических приёмов позволил превратить шар в своеобразную трубку, которая может быть заполнена другим веществом. Над этими технологиями сейчас трудятся многие учёные, предполагается, что на основе таких трубок могут быть созданы материалы, по прочности превышающие сталь.
Фуллерены в медицине могут произвести настоящий переворот – большие надежды связываются с ними в плане разработок лекарственных препаратов против СПИДа и онкологических заболеваний. Рассматриваются возможности использования молекул как своеобразного транспортного средства, доставляющего с током крови лекарственные вещества непосредственно к больному органу. Немалое преимущество заключается в том, что, в отличие от других форм углерода, фуллерены растворимы в воде.
Могут найти фуллерены применение в производстве полимеров благодаря способности образовывать новые химические соединения путём присоединения к себе других веществ.
Вообще спектр применения фуллеренов необычайно широк – это и создание на их основе солнечных батарей, и тканых материалов, и радиодеталей, и стройматериалов. Производить фуллерены достаточно дорого, это трудоёмкая работа, требующая самой высокой квалификации. Однако идёт разработка более экономичных способов, и в будущем можно ожидать увеличения объёмов их производства.
Вечный автомобиль
Это пока мечта, но вот значительное снижение износа деталей является реальностью. Производятся автомобильные присадки на основе фуллеренов. Их использование позволяет снизить трение, а, следовательно, износ металлических поверхностей деталей.
Присадки в масло – это ещё одна возможность снизить изнашиваемость механизма автомобиля. В них содержание фуллеренов может достигать 80 %, благодаря чему размеры присадок становятся минимальными. Это не только не вызывает деформацию узлов, но и полностью исключает трение металлов между собой – вместо этого происходит трение алмазных компонентов.
Экологически чистый материал блестяще зарекомендовал себя в самых разных областях человеческой деятельности. Удивительные молекулы способны стать драгоценным зерном производства – как тут не вспомнить о родстве фуллеренов с алмазами.
Примечание: тема весьма нетипична для меня. Статья была написана на заказ в 2012 году, но, к сожалению, не была принята. Долгое время она пролежала в архиве. Но теперь я решила опубликовать её – она может представлять определённый интерес.
© Наталья Наумова (Дель Ветти)
Ставьте лайк и подписывайтесь на мой канал!
