В одной семье с графитом и алмазом

Использование фуллеренов поможет наладить экологически чистое производство


Углерод – это уникальный и даже загадочный химический элемент. Именно на его приме-ре чаще всего рассматривается такое явление как аллотропия – возможность существова-ния одного элемента в форме различных структур. Долгое время были известны три ос-новные аллотропные формы углерода – это графит, алмаз и карбин.

Однако существовали гипотезы и о четвёртой форме углерода, а в 1985 года эти предпо-ложения были экспериментально доказаны. Фуллерены – так была названа открытая ипо-стась углерода (внутри которой, в свою очередь, есть несколько разновидностей).

Название произошло от имени американского архитектора Р.Б.Фуллера, известного свои-ми 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 распростра-нённая технология основана на использовании графита, который подвергается термиче-скому воздействию. В ходе лазерного облучения либо электролитического нагрева удаёт-ся получить новую структуру.

Термическое разложение углерода изредка наблюдается в природе – во время удара мол-нии или извержения вулкана. В местах таких природных явлений можно обнаружить фул-лерены. Особый интерес представляет минерал, известный как шунгит, который в на-стоящее 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 осно-ваны на его использовании благодаря возможности создать экологически чистое произ-водство.


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, предполага-ется, что на основе таких трубок могут быть созданы материалы, по прочности превы-шающие сталь.

Фуллерены в медицине могут произвести настоящий переворот – большие надежды свя-зываются с ними в плане разработок лекарственных препаратов против СПИДа и онколо-гических заболеваний. Рассматриваются возможности использования молекул как своеоб-разного транспортного средства, доставляющего с током крови лекарственные вещества непосредственно к больному органу. Немалое преимущество заключается в том, что, в от-личие 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. Произво-дить 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 позво-ляет снизить трение, а, следовательно, износ металлических поверхностей деталей.

Присадки в масло – это ещё одна возможность снизить изнашиваемость механизма авто-мобиля. 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 зер-ном производства – как тут не вспомнить о родстве фуллеренов с алмазами.

************************

Примечание: тема весьма нетипична для меня. Статья была написана на заказ в 2012 го-ду, но, к сожалению, не была принята. Долгое время она пролежала в архиве. Но теперь я решила опубликовать её – она может представлять определённый интерес.