Get Adobe Flash player

Материалы

       Углерод -  практически единственный элемент, который имеет три типа гибридизации атомных орбиталей: sp3spи sp, что дает возможность взаимодействовать его атомам с образованием молекулярных трехмерных (объемных), двумерных (плоскостных) и одномерных (линейных) структур. По одному из типов гибридизации ковалентные связи в чистом виде реализуются в кристаллических формах углерода – алмазе, лонсдейлите (sp3) и графите (sp2), а также в линейной форме – карбине (sp).

В аморфном углероде реализуются все три типа связей. Учитывая то, что аморфный углерод (технический углерод, сажа, уголь-сырец и др.) довольно легко получить из его соединений (например, из органических путем пиролиза), но трудно кристаллизовать до алмаза или графита (требуются высокие давления и температуры), существует широкий спектр аморфно-кристаллических (турбостратных) материалов, привлекательных по своим характеристикам. Среди них - разновидности активированного угля, стеклоуглерода, пирографита и др.

В последнее время были выявлены новые алотропные модификации углерода – фулерены, нанотрубки, конусы, онионы и т.п. Их существование обязано образованию связей между атомами углерода за счет деформированных sp2гибридизированных орбиталей, в результате чего плоскостные структуры способны замыкаться в геометрически правильные образования – шары, цилиндры, конусы, а также в их смешанные формы. Открытие таких модификаций углерода, в частности фулеренов (1985 г.) и нанотрубок (1991 г.) и их необычные свойства обусловили резкий рост интереса к ним со стороны научного сообщества и вывело на качественно новый уровень разработку углеродных материалов, а также их внедрение в различные сферы практической деятельности. В частности, уже созданы новые композитные материалы с улучшенными эксплуатационными характеристиками, принципиально новые элементы для оптики, электроники и оптоэлектроники, более эффективные сорбенты и катализаторы, лекарства и средства их адресной доставка к определенным органам; эти углеродные материалы используются как векторы генной инженерии, медицинский наноинструментарий и т.п.

Вместе с исследованием недавно выявленных алотропних модификаций углерода активно продолжаются и развиваются исследования известных и, как кажется, хорошо изученных традиционных углеродных материалов. Так, расширено применение материалов на основе поликристаллического графита в термостойких деталях и узлах, химически стойких, антифрикционных и уплотняющих системах, а также в качестве  сырья для приготовления искусственных алмазов и наноалмазов. Большой спрос в энергетике на квазимонокристаллический графит разной степени чистоты, стеклоуглерод, пирографиты.

К углеродным материалам нужно отнести разновидности природного угля (каменный, бурый, соленый и др.), а также продукты переработки каменного угля - литейные и пековые коксы. На основе древесного и природного угля создана развитая индустрия производства углеродных адсорбентов и катализаторов, которые являются пористыми веществами с чрезвычайно развитой удельной поверхностью. В последнее время для приготовления углеродных сорбентов используют полимерные материалы (сополимеры, смолы), в том числе отработанные изделия из них и отходы (резина, пластиковая тара и т.п.).

На основе пеков и синтетических волокон во второй половине ХХ века разработаны волокнистые углеродные материалы, которые стали элементом многих композиционных систем вместе с полимерными, углеродными и металлическими матрицами. Появление таких композитов определило прогресс в авиационной и космической областях. Углеродные волокна, жгуты, ткани, войлок и другие нетканые изделия являются наилучшими компонентами армирования при создании новых материалов, которые предназначены для эксплуатации в жестких условиях (высокие температуры, давления, агрессивные среды, радиационные нагрузки и т.п.). В последнее время появился большой спрос на углеродные материалы низкой плотности: технический углерод /сажа, аэрогели, терморасширенный графит (ТРГ) или пенографит. Так, ТРГ является основой создания новых конструкционных материалов, которые сохраняют свойства графита, и увеличивает их упругость и пластичность. Использование ТРГ постоянно возрастает, удовлетворяя огромный спрос на уплотняющие и коррозиестойкие изделия для энергетики, транспорта, водо- и теплообеспечения, огнезащитные и радиопоглощающие покрытия и краски, экологозащитные сорбенты и катализаторы.

Начиная с 50-х годов прошлого века, когда были синтезированы первые искусственные алмазы, интерес к этой уникальной алотропной разновидности углерода постоянно возрастает. Искусственные алмазы широко используются как наилучшие абразивы. В последнее время синтезируют как высокочистые монокристаллы алмаза, так и алмазные пленки которые являются  перспективной элементной базой для оптических приборов, мощных лазеров, полупроводниковых приборов и т.п.

Огромная перспектива для изучения и использования наноструктурных форм углерода открылась с синтезом и масштабным производством фулеренов, нанотрубок и графена. Несмотря на непродолжительное время с момента их открытия, результаты многочисленных фундаментальных исследований свидетельствуют, что именно эти материалы способны привести к революционным изменениям в материаловедении, электронике, химической технологии, биологии и медицине. Поэтому в США, Японии, Китае, странах ЕС, России уже существуют и финансируются долгосрочные целевые программы в области химии и технологии простых соединений и наноструктурных форм углерода, по которым работают много научных и промышленных организаций.

Украина имеет традиционно развитую научную и промышленную базу, которая позволяет проводить интенсивную деятельность по синтезу, изучению и производству углеродных материалов (технический углерод, графиты, углеграфитные материалы, углерод-углеродные композиты, изделия из природного угля и углеродные сорбенты, искусственные алмазы и наноалмазы, углеродные волокна и ткани, фулерены, терморозширенный графит, нанотрубки, нановолокна и др.). По ряду направлений наша страна удерживает приоритеты, так что существующие научно-технологические разработки нужно интенсивнее развивать и рационально использовать для пользы собственной экономики. Мы имеем все возможности для сохранения достойного места среди  ведущих стран мира в сфере создания и производства углеродной продукции различного назначения

В современных экономических условиях срабатывание формулы научно-технического прогресса «исследование - разработка - производство - потребление» все больше определяется последним звеном, т.е. потребителем углеродной продукции. Поэтому  нормально работающая экономика страны, в частности предприятия атомной энергетики, металлургии, ТЭК и др., которые широко используют материалы углеродного типа и заинтересованы в разработке и внедрении нового ассортимента изделий из углерода, может стать источником дополнительного финансирования исследований в указанной области.

Создание общественной организации, которая призвана объединять ученых и специалистов углеродного направления - Ассоциации «Карбон» в Украине - есть закономерным и своевременным шагом на пути создания, исследования, производства и потребления материалов и изделий на основе углерода. Ее главная цель - консолидация деятельности ученых, промышленников, а также потребителей углеродной продукции, а круг основных задач включает:

-           информационное обеспечение членов/участников Ассоциации;

-           проведение общественной экспертизы научных проектов, программ, технических решений и т.п.;

-           выявление и поддержка приоритетных научных направлений химии и технологии углерода, материалов и изделий на его основе;

-           проведение научных семинаров, конференций, учебных мероприятий, издание научных работ по углеродной тематике;

-           координация научной и технологической деятельности по углеродной тематике, которая осуществляется индивидуальными (физическими лицами) и коллективными (институтами, предприятиями, другими организациями) членами/участниками Ассоциации.

            Предполагается, что деятельность Ассоциации будет оказывать содействие внедрению научных и технологических разработок в практику, а также успешной реализации отечественной «углеродной» продукции не только в стране, но и на внешних рынках.

Наша Ассоциация приглашает специалистов и организации углеродного направления стать ее членами и активно сотрудничать для выполнения указанных задач и достижения поставленных целей.

                                               Николай Картель,

                                               президент Ассоциации «Карбон» в Украине,

Академик Национальной академии наук Украины

Наши данные:

Полное название: Общественная организация «Ассоциация «Карбон» в Украине»

Свидетельство о регистрации Министерства юстиции Украины:№ 0079-2009 Г.О.

Свидетельство о государственной регистрации: Серия А01 № 250402

Идентификационный код: 36546616

Юридический адрес: 03164 Киев, ул. Генерала Наумова, 17

Президент Ассоциации – Картель Николай Тимофеевич

Вице-президент – Щур Дмитрий Викторович

Ученый секретарь – Приходько Геннадий Прохорович