|
( новый проект в ПИЯФ) Фуллерены в отличие от других известных аллотропных
форм углерода - алмаза и графита обладают хорошо выраженной химической
активностью и для них характерны реакции разных типов. Известный
современный химик Ф.Дидрих, говоря о перспективах новой области химии,
сказал: "За несколько лет фуллерен сделался одним из главных строительных
блоков органической химии. На всестороннее исследование бензола, открытого
М. Фарадеем в начале XIX века, потребовалось почти 100 лет, а
химия фуллеренов за 10 лет
достигла такого расцвета, что химики стали рассматривать его применение
в синтезах как обычное дело". Внешне фуллерены представляют собой мелкокристаллические
порошки черного цвета, лишенные запаха. В воде, этаноле, ацетоне и других
полярных растворителях они практически нерастворимы, зато в бензоле, толуоле,
ксилоле, хлорбензоле растворяются с образованием окрашенных в красно-фиолетовый
цвет растворов. Уже сейчас обнаружилась необычайно разнообразная
область применения фуллеренов и материалов на их основе в современной
науке и технике, позволяющая надеяться на новый качественный скачек в
развитии будущих технологий. Широкому применению фуллеренов и материалов на
их основе в настоящее время препятствует высокая стоимость получаемых
соединений, несовершенство и сложность технологии их выделения, разделения
и очистки. Именно поэтому чрезвычайно актуальна задача разработки дешевой
промышленной технологии разделения и глубокой очистки фуллеренов. Решение этой задачи и предлагается осуществить
в ПИЯФ в новом научно-техническом проекте. Успешное решение поставленных
задач проекта базируется на внушительном комплексе ранее проведенных в
ПИЯФ РАН исследований и разработанных технологий. В течение нескольких
лет велась работа по созданию установки и технологии непрерывного способа
электродугового синтеза фуллеренов. Разработаны две альтернативные технологии
выделения фуллеренов C60
и С70 из полученной электродуговой фуллереносодержащей сажи-сублимационная и экстракционная,
имеющие примерно одинаковые показатели по полноте извлечения. Также успешно
была разработана технология предварительного обогащения экстракта фуллеренов
по С60, которая позволила свести к минимуму потери дорогостоящих компонентов фуллеренового
ряда и ускорить процесс хроматографической очистки фуллерена C60
от примесей высших фуллеренов.
Получаемый концентрат (содержание фуллерена C60
в нем составляет 96 ± 2%) позволяет устранить
известный недостаток хроматографического способа — низкую производительность,
кроме того, концентрат сам по себе является товарным продуктом и отличным
источником сырья для получения высокочистых образцов С Дальнейшая продуктивная работа в этом направлении будет заключаться в поиске и применении высокоэффективного сорбента для разработки и оптимизации способа - высокопроизводительной хроматографической очистки фуллерена C 60.Уже сейчас обнаруживаются очень широкие и необычайно разнообразные области применения фуллеренов и материалов на их основе в современной науке и технике, позволяющие сделать новый качественный скачок в развитии технологий будущего. В военно-практической области фуллереновые структуры уже используются для снижения заметности объектов военной техники (технологии Стэлс) и показали свою исключительную перспективность при разработке новых • технологий синтеза алмазо-подобных покрытий сверхвысокой твердости, • новых классов сверхпроводников, полупроводников, магнетиков, • нелинейных оптических материалов для защиты высокочувствительных приемников света от лазерной атаки, • новых классов антифрикционных покрытий и смазок, (в том числе на основе фторсодержащих соединений фуллеренов), • новых классов полимеров с заданными механическими, оптическими, электрическими и магнитными свойствами, в том числе • материалов, используемых для записи и хранения информации, • новых классов соединений для фармакологии и медицины, противовирусных (в том числе препаратов для лечения СПИДа и онкозаболеваний), и нейротропных препаратов, сорбентов для гемосорбции, • новых видов топлив и добавок к топливам, • новых типов источников питания, • новых типов катализаторов и сенсоров для определения состава жидких и газовых сред • разработке новых технологий безопасного захоронения радиоактивных отходов. Практический опыт получения и исследования фуллеренов, накопленный в ПИЯФ РАН за последние 10 лет, является залогом того, что предлагаемый проект будет успешно осуществлен. В предлагаемом проекте учтены лучшие технологические достижения, пригодные для разработки технологии масштабного применения. Большинство из предлагаемых решений были проработаны на укрупненных установках или на лабораторном уровне. Кроме того, ПИЯФ РАН принимает участие в прикладных исследованиях по разработке новых материалов на основе углеродных наноструктур для специальных применений в рамках Программы сотрудничества Министерства образования РФ и Министерства обороны РФ. |