Plastics_12_1_2014

w w w . p l a s t i c s . r u 30 ТЕМА НОМЕРА /ПОЛИМЕРНАЯ ИНДУСТРИЯ: ПЕРСПЕКТИВЫ П Л А С Т И К С № 1 2 / I ( 1 4 1 ) 2 0 1 4 Китае. Вместо этой от- рыжки цивилизации ярые защитники при- роды хотят получить безуглеродные дома, города и курорты. Та- кая точка зрения пред- ставлена на множестве с айтов , например , z e r o c a r b o nh u b . o r g , zerocarbonfootprint.co.uk , zerocarbonworld.org и других. Как сказал итальянский химик Примо Леви в воспоминаниях о своей работе, ко- торую он вел в концентрационном лагере Освенцим [8], углерод — это «единственный элемент, способный образовывать длинные стабильные цепочки без огромных энергети- ческих затрат, а для земной жизни, насколь- ко мы знаем, требуются как раз длинные це- почки. Так что углерод является ключевым элементом живой материи». Благодаря химическим свойствам углерод имеет огромное значение не только в тех- нике, но и в царстве растений, животных и, конечно же, человеческом организме. Ведь не зря же недавняя миссия космического ап- парата «Розетта», запущенного ЕС на комету Чурюмова — Герасименко, заключалась (и, кстати говоря, закончилась успехом!) в поис- ке углерода, источника жизни на Земле. При этом несмотря на то, что в органи- ческую химию, занимающуюся веществами на основе углерода, технически не входит описание взаимодействий самого элемен- та в его различных аллотропных модифи- кациях, а также реакций углекислого газа, органические соединения формируют более обширную и разностороннюю область, чем неорганические. Это тоже свидетельство в пользу углерода. Инновационные материалы Одни только примеры применения чи- стого углерода для создания новых материа- лов способны показать, насколько замечате- лен этот элемент. Так, «Филы», спускаемый модуль аппарата «Розет- та», оснащен рамочной антенной и опорными стойками, сделанными из углеродного волокна (рис. 4). Эти стойки ока- зались в шесть раз лег- че стальных аналогов и при этом на 50%жестче. Другой пример: американское Управление по контролю за пищевыми продуктами и лекар- ственными препаратами (FDA) в прошлом году одобрило использование пластмасс, в основе структуры которых также лежит угле- род, для изготовления черепных имплантатов [9]. Такие модули уже созданы американской компанией Oxford PerformanceMaterials Inc., которая использовала в качестве их основы полиэфирэфиркетон. В сфере электроники сейчас начинают применяться углеродные нанотрубки со- вместно с графеном. Полученные в лабора- торных условиях продуктыочень впечатляют. Ориентированные углеродные нанотрубки при смешивании с допированными азотом листами из модифицированного оксида гра- фена (рис. 5) образуют волокна, которые мо- гут интегрироваться в предметы одежды из тканых материалов и действовать в качестве микроионисторов. Они способны подавать энергию на носимые медицинские устрой- ства с той же эффективностью, что и тра- диционные литий-ионные аккумуляторы. В гибкой электронике надежные и быстро функционирующие цепи из углеродных на- нотрубок можно дополнительно допировать специальным веществом, что позволяет им выдерживать колебания мощности так же хорошо, как стандартным кремниевым компонентам, и обеспечивает повышенную прочность и производительность по срав- нению со специальной гибкой полимерной электроникой. Еще одним примером применения угле- рода в виде нанотрубок является их объеди- нение с графеном для производства мощных гелиоэнергетических ячеек. Кроме того, со- гласно даннымпоследних исследований [10], прохождение через такие нанотрубки элек- трических импульсов способно увеличивать их диаметр, преобразовывать одностенные трубки в многостенные или превращать их в многослойные наноленты графена — и все это при не очень высокой температуре и давлении и без необходимости использовать опасные химикаты. Такие процессы окажут- ся полезными для создания электроники с высокой проводимостью, а также армиро- вания композитов, применяющихся в транс- порте и производстве спортивных товаров. Помимо физики и химии технологиче- ские прорывы, связанные с использованием углерода, намечаются и в биологии. Так, ев- ропейскийКонсорциум биотехнологических отраслей промышленности намеревается [11] наладить улучшенный процесс делиг- нификации целлюлозы, предназначенной для выпуска тканых материалов, пленок и Рисунок 4. Спускаемый модуль «Филы», совершивший посадку на комету Чурюмова — Герасименко Фото Astrium Рисунок 5. Гибкая электронная схема на основе углеродных нанотрубок Фото Stanford University