Мир состоит из технологий, я технолог
Перспективных направлением в последние годы справедливо считают углеродные нанотехнологии. Вспомнить только сколько шума сделало открытие графена. Под технологиями с применением наноуглерода подразумеваются технологии в которых используются: фуллерены, нанотрубки и другие подобные структуры, их можно объеденить под общим термином углеродные структуры.
На закате века, в 1997 году ученые: Р.Е. Смолли, Р.Ф. Керл, Г. Крото получили Нобелевскую премию в области химии за получение и изучение молекул лёгких фуллеренов С60 и С70.
Исследования показали, что углерод способен формировать разнообразные замкнутые поверхностные структуры, которые могут состоять из пяти, шести, семи и восьмиугольников (легкий фуллерен С20, представляет собой правильный додекаэдр формируемый 12 пятиугольниками) и до тысяч углеродных единиц.
Большой интерес представляют разнообразные материалы с углеродными структурами: нанотрубки, онионы, бусины, баррели, и т.д.) и их производные.
Открытие фуллеренов произвело переворот в фундаментальной науке и многообещающих промышленных применениях, а так-же в качестве новых высокотехнологичных материалов.
Полученная искусственным путем трехмерная сферическая молекула обладает уникальнейшими физическими, химическими и физико-химическими свойствами, что позволяет использовать её в качестве:
- электрических полупроводников, проводников и в определенных условиях сверхпроводника;
- оптических фотохромных эффектах;
- химических производных (способность образовывать соединения с очень многими и очень разнообразными веществами, способность удерживать другие вещества внутри молекулы, способность к поглощению свободных радикалов);
- биологических (антиоксидант).
Открытые комплексы особых свойств видоизменяются в зависимости от типа фуллерена и обеспечивает очень широкие сферы применения данных материалов.
Фуллерены, в соединении с другими веществами и некоторыми другими углеродными каркасными структурами позволяют производить материалы с принципиально новыми свойствами.
Но, из-за дороговизны и низкой производительности современных технологий синтеза фуллеренов стоимость его высока на рынке новых технологий. Эти факторы в сумме обусловливают очень высокие цены на фуллерены, сдерживающие их массовое применение (от 25 долларов за грамм С60 до нескольких десятков тысяч долларов на грамм индивидуальных высших фуллеренов С76-С90 и выше).
Некоторые российские разработчики смогли создать технологические цепочки способные обеспечить полный ассортимент фуллереновой продукции высокого качества и чистоты содержания углерода.
Проведённые различными исследовательскими группами разработки, показали, что полимеры являются чувствительным материалом для наномодифицирования.
Модифицированные фуллереном полимеры меняют свои эксплуатационные свойства:
- механические – увеличивается твердость, прочность (на растяжение, разрыв, изгиб), модули упругости, ударная вязкость,
- трибология – уменьшаются коэффициенты трения (по стали, по самому нанополимеру), уменьшаются коэффициенты задира, увеличивается износостойкость (при сухом и мокром трении) и трещиностойкость,
- физикохимия – увеличиваются температуры плавления, температуры размягчения, температуры деструкции (при эксплуатации на воздухе), увеличивается морозостойкость, уменьшается влагопоглощение, увеличивается химическая стойкость (по отношению к электрохимической и газовой коррозии, действию окислителей, кислот и щелочей), увеличивается светостойкость по отношению к видимому и ультрафиолетовому свету.
- Электрофизика – уменьшается объемное и поверхностное удельное электрическое сопротивление, увеличивается диэлектрическая проницаемость, увеличивается электропрочность.
- Акустика – увеличиваются коэффициенты ослабления мощности звуковой волны, уменьшается скорость распространения звука в звуковом диапазоне длин волн.
Где активно применяется "волшебный шарик":
Фотовольтаика (гибкие солнечные преобразователи). Проект И. Маска по производству черепицы, преобразующей солнечный свет с электроэнергию.
Геронтология - старение человека. Особенно популярно на рынке США оливковое масло с фуллеренами. Флакон, 100 мл. стоит до 200 $.
Защитные покрытия типа "СТЭЛС". Фуллерен вводится в полимерный защитный слой, снижающий видимость самолетов в СВЧ спектре.
Добавки к моторным маслам, фуллерен увеличивает температуру термодеструкции масла. На гонках "Формулы 1" уже много лет используется модифицированное фуллеренами моторное масло.
Сверхпроводящие соединения с С60.
Алмазоподобные пленки и многое другое
