Литературная Газета 6435 ( № 42 2013)

Литературная Газета Литературка Газета

Исходным материалом для ПДЦПД, этого суперполимера, является дициклопентадиен, мономер, побочный продукт при производстве этилена, который пока применения не находил.

Разработанное в РН-ЦИР новое поколение полимерных материалов на основе полидициклопентадиена имеет большие преимущества перед зарубежными аналогами – более высокие эксплуатационные характеристики, отсутствие неприятного запаха, привлекательный внешний вид. Отсутствие запаха и прозрачность в сочетании с высокой твёрдостью, ударной вязкостью, химической и термической стабильностью значительно расширяют области применения этих материалов.

Материалы из суперполимера ПДЦПД очень лёгкие по сравнению со стеклопластиками и алюминием. У них

очень высокая прочность, обусловленная уникальной комбинацией механических свойств – высокой твёрдостью и одновременно высокой ударной вязкостью. Они выдерживают широкий диапазон рабочих температур (от -60С до более 250°С). Крайне устойчивы к воздействию кислот, щелочей и других агрессивных сред. Их легко обрабатывать, клеить и красить.

Важно, что новый материал является экологически разлагаемым пластиком, при сжигании которого не образуются токсичные продукты.

Для неспециалиста самым поразительным свойством суперполимера ПДЦПД, наверное, будет очень высокая ударная вязкость, то есть его даже гвоздём не пробьёшь.

Чудо-полимер – материал будущего

О необычных свойствах суперполимера ПДЦПД и перспективах его производства и применения читателям «ЛГ» стоит рассказать отдельно.

Этот материал легко обрабатывается механическими способами, фрезеруется, на нём легко нарезается резьба, а трубы, изготовленные из этого материала, выдерживают весьма серьёзное давление. Недавно была проведена серия экспериментов, которые показали, что материал выдерживает давление до 1000 атмосфер при 150 градусах Цельсия. Значит, из него можно изготавливать корпуса геофизических приборов, что весьма важно для «Роснефти» и других нефтяных компаний во всём мире. Композитные материалы, изготовленные с применением ПДЦПД в качестве связующего из углетканей и стеклотканей, как минимум в 10 раз превосходят исходный материал. Уже сейчас можно сказать, что этот материал будет широко использован как конструкционный и заменит эпоксидную смолу, которая сейчас является одним из самых распространённых связующих для композитов. Причём он ниже по стоимости, чем семейство эпоксидных смол.

Учёные РН-ЦИР постоянно подвергают этот полимер всё новым и новым испытаниям. Так, в частности, он был испытан на предприятиях электротехнической промышленности, и все увидели, что он хорош как диэлектрик. В итоге были получены результаты, которые позволяют рассматривать материал в том числе как исходный материал для изоляторов в электротехнической промышленности. Но, кроме того, крайне важны его прочность, а также чрезвычайная простота технологического применения по сравнению с существующими западными аналогами. С ним гораздо легче работать в самых различных ситуациях.

Сейчас компания «Роснефть» рассматривает вопрос о создании опытно-промышленного производства данного полимера. По результатам испытаний и будет принято решение о возможной организации широкомасштабного производства.

Новый материал может найти широкое применение в автомобильной, авиационной, судостроительной и химической промышленности, а также в неф­тедобыче. На его основе можно производить новое поколение строительных материалов с уникальными свойствами, можно изготавливать крупные изделия для спортивных сооружений, высоко­прочные пуленепробиваемые перегородки, бытовые и спортивные изделия, материалы для микроэлектроники, оптики и ещё многих других отраслей.

В химической и электрохимической промышленности из суперполимера ПДЦПД можно делать различные ёмкости и баки.

В сельхозмашиностроении – бамперы, крылья и накладки для погрузчиков и комбайнов, крышки двигателей, кабины и крылья для тракторов.

В автомобилестроении – бамперы, спойлеры, накладки, дефлекторы, облицовочные панели и так далее.

Волшебный

мир нанотрубок

Нанотрубки

Третья ипостась углерода

XXI век будет веком углерода. Если кто-то из читателей не согласится с этим и станет доказывать, что это будет век интернета, информационных технологий или генной инженерии, то скажем определённо - без новейших технологий, основанных на ранее неизвестных, а с житейской точки зрения просто волшебных свойствах углерода, никакой научно-технический прогресс в упомянутых областях невозможен.

Одно из самых удивительных изобретений человеческого ума – углеродные нанотрубки (УНТ). Что это такое? Это углеродная сетка, свёрнутая в трубочку, причём без каких-либо швов. А размеры этой трубки ясны из названия. Нанометр – это одна миллиардная часть метра, раньше такую малость называли миллимикроном. Но нанометр вроде бы легче выговорить.

Если взглянуть в электронный микроскоп на углеродную сетку, то можно увидеть сетчатую поверхность, выложенную правильными шестиугольниками, в вершинах которых расположены атомы углерода.

Это – третья ипостась, или, как говорят химики, аллотропная форма углерода. Первые две широко известны – это графит и алмаз. Если в тот же микроскоп взглянуть на алмаз, то у него грани в виде пирамидки, а у графита – квадратиком. Пирамидки дорого стоят, квадратиками можно писать и рисовать, а шестиугольники вскоре изменят наш мир до неузнаваемости. Но, впрочем, немного истории.

Впервые нанотрубки были изобретены в 1889 году, когда двум англичанам был выдан патент США на способ получения углеродных трубок из "болотного газа" – метана. Предполагалось делать из таких трубочек «угольные волоски» для электрического освещения. Согласно патенту, эти волоски, кроме полезных электрических свойств, могли быть изогнуты и скручены в любой форме, причём они возвращали свою первоначальную форму, как только снималась нагрузка.

В 60-е и 70-е годы прошлого века изготовлением и изучением нанотрубок занимались в американской лаборатории Парма в штате Огайо и Кентерберийском университете в Новой Зеландии. Но настоящий наноуглеродотрубочный бум во всём мире начался после того, как японец из лаборатории электроники транснациональной корпорации NEC Иджима сумел изготовить длинные цилиндры из таких трубок в 1991 году. Они обладали превосходящими всякое воображение свойствами.

Сегодняшние технологии позволяют изготавливать такие наноцилиндры длиной до нескольких сантиметров, а потом свивать из них нити любой длины.

Колдовство кривых связей

Даже научившись с помощью микроэлектродных технологий делать тончайшие манипуляции с углеродными молекулами, учёные очень долго не могли добиться желаемых свойств. Разгадка оказалась простой – свойства нанотрубки зависели от способа её свёртывания. То есть от взаимной ориентации шестиугольной (гексагональной) сетки графита и продольной оси трубки. Тогда ввели важнейшую структурную характеристику – «хиральность». Это слово греческого происхождения и означает оно отсутствие право-левой симметрии. Взгляните в зеркало – ваше лицо в общем-то симметрично. А если у вас «фонарь» под одним глазом – хирально. Хиральность нанотрубок – это просто две цифры – координаты той точки на сетке, которая в результате свёртывания должна совпасть с шестиугольником в начале координат.