30. Графен. Фуллерены.

Этим термином обозначили моноатомарный слой кристаллической решетки графита, впервые корректно отделенный от монокристалла и исследованный А. К. Геймом и К. С. Новосёловым.

Эта углеродная пленка толщиной в один атом обладает рядом уникальных свойств: она гибкая и эластичная, обладает высокой тепло- и электропроводностью, а по подвижности электронов превосходит все известные твердые вещества.

Уникальные свойства графена могут найти применение для создания чипов с рабочей частотой в 1000 раз большей, чем у существующих кремниевых микропроцессоров, а также в качестве электропроводящих покрытий дисплеев мобильных телефонов, элементов солнечных батарей и высокочувствительных сенсоров для химического анализа газов и жидкостей.

При сворачивании графена в трубку или сферу получают соответственно углеродные нанотрубки и фуллерены.

Фуллерены. Молекулы фуллеренов представляют собой очень устойчивую объемную конструкцию, состоящую из атомов углерода, соединенных между собой в плоские пяти- и шестиугольные кольца. Данные молекулы могут иметь форму сфер с разным числом составляющих атомов углерода в вершинах, удерживаемых между собой валентными связями в направлении ребер. По аналогии формы первого синтезированного образца фуллерена со сферическим куполом павильона США на Всемирной выставке ЭКСПО-67 в Монреале, созданным по проекту американского архитектора Р. Б. Фуллера, весь класс таких молекул предложено называть фуллеренами. Архитектор прославился своими конструкциями ячеистых куполов и оболочек, состоящих из шести- и пятиугольников, которые оказались очень жесткими и способными выдерживать значительные нагрузки.

Впервые фуллерены были обнаружены астрофизиками в межзвездном пространстве, затем они были выделены из продуктов испарения графита под воздействием лазерного луча, а позже были найдены в шунгите – природном углеродном материале (получил название, одноименное с местностью в Карелии, где расположено месторождение).

В настоящее время фуллерены получают искусственным путем. Вначале, в 1985 г., американскими учеными был синтезирован фуллерен, полая молекула которого состояла из пяти- и шестиугольников, в вершинах которого находятся 60 атомов. Его обозначили С60. В настоящее время известны фуллерены С24 - С270.

Перспективы создания и практического применения разнообразных представителей нового класса материалов на основе фуллеренов оценены присуждением Нобелевской премии в 1996 г. ученым США.

31. Слюда. Асбест.

Слюды – это природные водные алюмосиликаты щелочных и щелочно-земельных металлов. Представляют собой кристаллы, характерной особенностью которых является способность легко расщепляться на тонкие пластины.

Слюды анизотропны: их свойства вдоль и поперек плоскостей спайности кристалла резко различаются. Плотность их колеблется в пределах 2,7... 3,2 г/см3, цвет разнообразен. В тонких пластинках все слюды прозрачны. Слюда практически не стареет.

Основное техническое применение слюд основано на их высоком электрическом сопротивлении, они используются в электротехнической и радиоэлектронной промышленности для производства электроизоляционных деталей. Наиболее широкое применение из слюд получили мусковит и флогопит. Штампованные пластинки называют конденсаторной слюдой. Слюды сохраняют свои электротехнические и механические свойства при нагреве выше 180 °С, что является критерием для отнесения их к электроизоляционным материалам высшего класса нагревостойкости.

Миканит представляет собой листовой или рулонный материал, склеенный из щипаной слюды на бумажной или тканой подложке. Миканит используют для электроизоляции токонесущих деталей электро- и радиотехнических устройств.

Асбест – природный силикатный минерал, который состоит из водных силикатов кальция, магния и других элементов. Отличительной особенностью асбестов является их способность расщепляться на тонкие гибкие волокна.

Из большого числа разновидностей асбеста основное промышленное применение получил хризотил-асбест, на долю которого приходится свыше 95% промышленной продукции.

Техническое применение асбеста основано на его огнестойкости. Кроме того, асбест хороший тепло-, звуко- и электроизолятор. Он также имеет высокое значение удельной поверхности и является хорошим адсорбентом.

Асбест хорошо противостоит щелочным средам, но не обладает кислотоупорными свойствами.

Обширной областью применения асбеста является также производство асбоцемента. Асбоцемент в виде листов, панелей и труб широко применяется в строительстве.

Асбестовые материалы применяют для теплоизоляции горячих поверхностей паропроводов, наиболее известен паронит, который состоит из асбеста с добавкой каучука и наполнителей.

Основным препятствием при расширении областей применения асбеста являются его санитарно-гигиеническая опасность, асбестовая пыль вызывает профессиональное заболевание дыхательных путей и легких – силикоз.