Кафедра химической технологии и новых материалов
Углерод и материалы на его основе
Вторая тематика кафедры ХФВД связана с
исследованиями в области химии и технологии
различных аллотропных модификаций углерода и
материалов на его основе. Эти работы ведутся в
настоящее время под руководством и при участии
д.х.н. В.В. Авдеева, доц. С.Г. Ионова, проф. Б.М.
Булычева и с.н.с. Д.Е. Скловского, продолжившего
исследования начатые безвременно умершей В.А.
Налимовой. Начало этих работ в 80-е годы вызвано
предложением К.Н. Семененко, использовав технику
высокого давления, синтезировать
интеркалированные соединения графита с
максимально возможным содержанием веществ
донорного типа (щелочные металлы). Эта идея
оказалась чрезвычайно плодотворной и,
действительно, в очень короткое время такие
соединения, имеющие сверхплотную упаковку
щелочного металла в графитовой матрице (даже
более плотную, чем в чистом металле) были
получены и ряд из них оказались рекордсменами по
температурам перехода в сверхпроводящее
состояние для веществ этого типа (аспиранты В.
Мордкович и В.Налимова). Одновременно были
развернуты исследования интеркалированных
соединений графита с веществами акцепторного
типа (кислоты Льюиса, кислоты Бренстеда и т.п.),
применение которых позволяет получать материалы
с электропроводностью при обычной температуре
на уровне нормальных металлов (В. Муханов).
Проводились исследования по окислению графита и
получению пенографита (И. Никольская, Н. Сорокина,
А. Литвиненко), а так же ряд других направлений,
где ответственным исполнителем являлся
В.В.Авдееев. (защитивший в 1997 году докторскую
диссертацию). Успехи в области фундаментальных
исследований и хорошая перспектива
практического использования получаемых
материалов позволили создать на кафедре
отраслевую лабораторию, а затем малое
предприятие и ЗАО "Унихимтек",
возглавляемые В.В.Авдеевым, В настоящее время
сотрудниками лаборатории "Химии углеродных
материалов" созданы промышленные технологии
окисленного графита, гибкой графитовой фольги,
нового поколения огнезащитных материалов,
которые находят применение на промышленных
предприятияхх России и СНГ.
С открытием новых аллотропных модификаций
углерода - фуллеренов и попавшим в поле зрения
сотрудников кафедры относительно давно
известных - карбинов, а также же других чисто
углеродных тел - многослойных и однослойных
нанотрубок - методики, использующие технику ВД и
отработанные на кафедре применительно к ИСГ,
оказались чрезвычайно эффективными и
применительно к исследованию новых углеродных
матриц. С применением техники высокого давления
на кафедре синтезированы обычные и
гиперфуллериды щелочных металлов, исследованы
сжимаемость и объемные эффекты различных
углеродных матриц, изучены химическим свойства
фуллеридов как восстановителей, разработан
метод синтеза карбинов и их интеркалированных
щелочными металлами соединений путем реакции
дегидрирования полиацетилена при давления до 40
кбар. Среди полученных результатов следует
особенно отметить факт синтеза
монокристаллических образцов интеркалятов
карбина с калием (И. Удод) и необычайно высокую и
обратимую сжимаемость однослойных нанотрубок
при давлениях до 25 кбар (В. Налимова, Д. Скловский).
Последнее свойство может оказаться весьма
полезным для создания высокопрочных материалов
и материалов для аккумулирования механической
энергии.
Взаимодействие тяжелых щелочных металлов с
графитом протекает с резким уменьшением объема,
вследствие чего плотность металла в слое
становится выше плотности компактного металла и
фактически достигает значений, сравнимых с
достигаемыми в результате приложения внешней
физической нагрузки в несколько ГПа. Открытие
этого эффекта, сделанное в работах К.Н. Семененко
и В.А. Налимовой, привело к формулировке
концепции "сильносжатого" состояния
вещества, которое может быть реализовано в
реакциях, протекающих с 30-40% изменением объема
реагирующей системы, и приводить к образованию
веществ устойчивых при атмосферном давлении
неограниченно долгое время. К таким веществам
помимо ИСГ с цезием относятся соединения ИМС
щелочных металлов с металлом I-VI подгрупп
периодической системы, изучаемые Л.
Севастьяновой, М. Леоновой и О. Гулиш. Можно
ожидать, что реальное изучение этих структуры
веществ и их свойств приведет к более глубокому
пониманию процессов, протекающих при внешних
нагрузках и в силу этого плохо доступных для
исследования стандартными методами.
|