Международный краудфандинг запустился!
Получи поддержку со всего мира!
Начать

Инновационный метод синтеза фуллеренов

Разработан инновационный метод синтеза фуллерена - нового вещества применимого в колоссальном количестве отраслей промышленности. More
Разработан инновационный метод синтеза фуллерена - нового вещества применимого в колоссальном количестве отраслей промышленности.

Choose reward

Ученые делают свое дело - они исследуют фуллерены и не перестают удивляться фантастическим возможностям, которые дает нам эта чудо-молекула. Но - дорогостоящий способ  получения этого вещества не позволял до последнего времени использовать его в полной мере. 

Наша задача - превратить сияющие перспективы в реальность нашей жизни, создать технологии производства фуллерена, рентабельного в промышленных масштабах. Сделать его доступным не только для узкого круга исследователей, но и для массового использования  во всех областях человеческой деятельности.

Дело за нами. МЫ - это не только группа молодых ученых, разработавших новые методы получения вещества будущего. 
МЫ - это все, кто захочет и сможет поддержать проект, начатый группой выпускников СПбГПУ.

Фуллерены (альтернативное название бакиболы) - это  высокомолекулярные аллотропные формы углерода из форм чистого углерода, в котором атомы соединены между собой в сферическую кристаллическую решетку, напоминающую по форме футбольный мяч. 

Самые изученные и распространенные - молекулы фуллерена С60 с 60 атомами. Молекула С60 содержит фрагменты с пятикратной симметрией, которые запрещены в классической неорганической химии. Атомы углерода располагаются на поверхности сферы в вершинах 12 пентагонов и 20 гексагонов. 

Открытие фуллеренов оказалось настолько фундаментальным, что затронуло практически все области научных знаний и способствовало дальнейшему развитию мировой науки. Наряду с переворотом, который открытие фуллеренов произвело в фундаментальной науке, весьма многообещающе их промышленное применение, в первую очередь в качестве новых высокотехнологичных материалов.  

Фуллерены обладают совершенно уникальными физико-химическими свойствами, открывающими перспективы развития новых направлений во всех областях человеческой деятельности.
Добавка небольшого их количества способна существенно изменить свойства  материала. Фуллерены могут использоваться в нанотехнологии, медицине, ракетном строительстве, в военных целях, электронике, оптоэлектронике, машинном производстве, в производстве технической продукции, компьютеров и др., и во всех случаях рабочие параметры оборудования значительно улучшаются, повышается качество, материалы, а технологии становятся более эффективными.

В качестве присадок для машинных масел, любого смазочного материала. Благодаря сетчато-шарообразному строению фуллерены оказались прекрасными дисперсными наполнителями и идеальной смазкой. Добавление к машинным маслам фуллеренов увеличивает срок службы трущихся деталей в 5-6 раз... 
Защитные покрытия: улучшение свойств антипригарных покрытий и антифрикционных покрытий с низким трением.
Фуллерены перспективны для создания дисперсно упрочненных композиционных материалов.
Добавление к изделиям из резины и пластика увеличивает их срок службы в несколько раз, также повышая устойчивость к температурным перепадам.

Пленки на карбиде кремния высокой плотности, синтезированные из фуллеренов, повышают эффективность солнечной энергетики до +30%. Многослойная полимерная пленка, содержащая фуллерены, используется как тончайшие элементы солнечных батарей, которые можно нанести на любую поверхность. Возможно, уже в ближайшем будущем промышленность начнет выпускать солнечные батареи рулонами - как обои. 

Использования фуллеренов в качестве основы для создания запоминающей среды со сверхвысокой плотностью информации. Так, шведские ученые в ходе опытов с фуллеренами создали слоеный материал, напоминающий фольгу, проложенную тонкими слоями бумаги. Прозрачный и гибкий материал оказался магнитом и сохранял свои свойства даже при температуре свыше 200 градусов. Его возможно использовать для создания компьютерной памяти с очень высокой плотностью носителя информации.  

Фуллерены открывают возможность получения новых диодов, триодов, фотоэлементов и т.д. Учёные Технологического Института Джорджии создали матрицу быстродействующих полевых транзисторов на основе фуллеренов С60. Органические полупроводники – абсолютно новый, современный и очень перспективный материал в наноэлектронике. Область применения органической наноэлектроники огромна: от дисплеев и активных электронных бигбордов, до RFID-меток и гибких компьютеров.

Группа ученых под руководством Туо-Хунг Хоу (Tuo-Hung Hou), специалиста по электронике из Корнеллского университета (Cornell University) в Итаке, США, выяснила, что использование фуллеренов при создании флэш-памяти позволит значительно снизить энергопотребление.
Фуллерены являются эффективными катализаторами в процессе синтеза искусственных алмазов из графита. Выход алмазов возрастает на 30%. 
Фуллерены планируют использовать в качестве основы для производства аккумуляторных батарей. Такие батареи характеризуются очень высокой эффективностью, малым весом, а также экологической и санитарной безопасностью по сравнению с аккумуляторами на основе лития.

Разрабатываются методы разрушения фуллеренами геномов вирусов, проникающих в живую клетку. Российскими учеными уже исследованы и доказаны мощные антивирусные и противомикробные,  ранозаживляющие свойства фуллерена (патент 1, патент 2).

Противоожоговые и ранозаживляющие средства с фуллеренами ускоряют процесс заживания в 2-2.5 раза, обладая при этом обезболивающим эффектом.

Фуллерены можно использовать как:
  • нетоксичные антибактериальные и дезинфицирующие средства
  • лекарства от гастрита, язвы, рака ЖКТ, туберкулеза и бактериальных язв, АКНЕ  
  • иммуностимулирующие и противоаллергические препараты 
Особый интерес вызывают потенциальные лекарственные препараты для борьбы с раковыми заболеваниями. Обсуждается идея создания противораковых препаратов на основе «фаршированных» фуллеренов, внутри которых находятся радиоактивные изотопы. 

Из презентации "Гибридные наноструктуры на основе фуллеренов для применения в медицине" А.И. Котельников, Р.А. Котельникова, Г.Н. Богданов, Н.П. Коновалова, И.И. Файнгольд, Д.В. Мищенко, А.В. Баринов, А.Ю. Рубцов, В.С. Романова. Институт проблем химической физики РАН Черноголовка, Институт элементоорганических соединений РАН Москва.

В косметологии фуллерены применяют:
  • для стимуляции процессов регенерации кожи. Так, фуллерен является важным компонентом косметических омолаживающих средств премиум класса в Японии, Франции, России.
  • как средства от псориаза, дерматитов и грибка, средства для избавления от шрамов, растяжек, пигментаций.
  • для стимуляции роста волос. 

Английский астрофизик Гарольд Крото, изучая межзвездную пыль, обнаружил в ней соединения углерода и решил получить это вещество в лабораторных условиях. 
В 1985 году эксперимент был проведен совместно с американскими учеными. Вращающийся диск из чистого графита облучался лазером, в результате чего происходило испарение графита. В образовавшемся углеродном паре и были обнаружены молекулы, содержащие 60 и 70 атомов углерода. Но в этих опытах количество фуллеренов было микроскопическое, практически следы. 
Первый и главный шаг к промышленному производству фуллерена сделан В. Кретчмером, разработавшим метод получения граммовых количеств фуллеренов путём сжигания графитовых электродов в электрической дуге в атмосфере гелия при низких давлениях. 
В процессе эрозии анода на стенках камеры оседает сажа, содержащая некоторое количество фуллеренов. Сажу растворяют в бензоле или толуоле и из полученного раствора выделяют в чистом виде граммовые количества молекул С60 и С70.

В результате подбора оптимальных параметров испарения электродов (давление, состав атмосферы, ток, диаметр электродов)  достигнут наибольший выход фуллерена, составляющий до 12%  материала анода, что все равно достаточно мало.

Попытки найти более дешёвые и производительные способы получения фуллеренов (сжигание углеводородов в пламени, химический синтез и др.) к успеху не привели.

Для достижения нашей цели - максимального снижения стоимости производства фуллеренов необходимо оптимизировать каждый этап. 

Хотим сразу попросить у Вас прощения за то, что мы не посвящаем в технические  тонкости... Уж слишком они технические. Все-таки это достаточно специализированная область и как ни упрощай, все равно получается слишком сложно :)  
Ну и публиковать наши ноу-хау по причине отсутствия патентов - рановато.
В общем же проделанная работа выглядит так:

  • Проанализированы и выбраны наиболее оптимальные  режимы горения дуги.
  • Подобрана геометрическая форма реактора. НУЖНА ДОРАБОТКА
  • Выполнено гидро-аэродинамическое моделирование зоны реактора. НУЖНА ДОРАБОТКА
  • Произведен расчет электромагнитного ускорения частиц плазмы.
  • Сконструирована система автоматической подачи стержней.  
  • Систему контроля зазора между стержнями - НУЖНО ПОЛНОСТЬЮ ПЕРЕДЕЛАТЬ
  • Спроектированы система зонного охлаждения реактора  и система циклонной фильтрации. 
  • Рассчитаны колонки высокоэффективной жидкостной хроматографии  - НАДО СОБРАТЬ пока работаем на лабораторном оборудовании  
  • Рассчитан  цикл динамической отгонки растворителя.
  • Получены первые результаты, на практике подтверждающие правильность наших теоретических разработок.

Нам очень нужна Ваша помощь:

  • На окончание работ по экспериментальной установке. 
  • На реализацию всех усовершенствований установки. 
  • На закупку некоторых деталей, на ремонт хроматографа.
  • На оплату электроэнергии.  
Если нам удастся закончить нашу работу, то разработанный нами промышленный метод производства внесет вклад в развитие многих областей науки и медицины, да и всей нашей жизни. 

Конечно, мы не остановимся на достигнутом. Это - только первый этап. Закончив его и получив неоспоримые результаты и доказательства,