Фулерени. Структура, властивості , застосування

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4.1. – Схематичне зображення молекул фулерену

На сьогоднішній день існує виробництво фулеренової сажі (політерафторэтилен) та продуктів на її основі, екстрактів фулеренів, фулерен С60 ( з чистотою 99,85%), фулерен С70 ( з чистотою 99,5%). Ці продукти мають досить стабільний збут, тому що поліпшують експлуатаційні характеристики транспортних засобів і інших спеціальних механізмів; використовуються в присадках та добавках до масел і мастил, що різко підвищує зносостійкість пар тертя в машинах і механізмах,та підвищують їх протизадирні властивості, що працюють в умовах підвищених навантажень. Виготовляються композити гальмівних колодок швидкіснисних транспортних засобів наземного і авіаційного транспорту з підвищеною тепловіддачею і зносостійкістю; матеріали для зниження зносу в умовах сухого тертя; технологічні складові для мастильно-охолоджуючої рідини, яка збільшує зносостійкість ріжучого інструменту та інше.[4]

На основі фулереновмісних матеріалів (ФВМ) запропонований новий клас антифрикційних, протизносних і протизадирних присадок та добавок до олив, консистентних і твердих мастил.

На Українському ринку наприклад, це НАНОПРОТЕК, МЕГАФОРС, Атомарний Есемблер. Ці добавки дійсно містять в собі фулерен С60 та фулеренову сажу ( вміст С60 не менше 7%) і це є комерційною таємницею

В Санкт-Петрбурзі, наприклад, проводилися дослідження і вплив малих (1-10%) добавок фулеренової сажі на антифракційні та протизносні властивості при граничному терті ковзання. Досліджувані матеріали проаналізовані методами малокутової і ширококутової гентгенлографії. Запропонована гіпотеза, пояснююча мехпнізм зміцнюючої дії фулеренової сажі при терті. В ході робіт досліджений вплив малих добавок фулеренової сажі на інтенсивність зношування фторопласту-4 при терті ковзання по сталі, як при сухому терті, так і при змащуванні водою. Введення всього 1% фулеренової сажі викликає різке зменшення інтенсивності зношування.

Присутність фулерена С60 в мінеральних мастилах ініціює на поверхнях контртіл утворення захисної фулерено-повномірної плівки товщиною - 100 нм, що, у свою чергу захищає від термічної і окислювальної деструкції, збільшує час життя вузлів тертя в аварійних ситуаціях в 3-8 разів, збільшує термостабільність мастил до 4000-5000 С , збільшує несучу здатність вузлів тертя в 2-3 рази, розширює робочий інтервал тиску вузлів тертя в 1,5-2 рази, і зменшує час припрацювання контр тіл

       Дослідження  впливу малих добавок фулерена  С60 і фулеренової сажі на трибологічні  властивості рідких мінеральних олив і консистентних мастил показали, що значно дешевша фулеренова сажа робить практично такий же позитивний вплив, що і чистий фуллерен на антифракційні і протизносні властивості.[5]

На підставі випробувань був зроблений висновок про те, що роль фулерена зводиться до ініціації процесів триболімеризації нафтенових і парафінових олігомерів, що містяться в мінеральних оливах, і формування захисної полімерної плівки на поверхні тертя.

Проте механізми збільшення міцносних і протизносних характеристик твердих змащувальних матеріалів при введенні в них малих добавок фулеренової сажі залишалися неясні.

На протязі останнього періоду нами були набрані статистичні дані по застосуванню фулеренових добавок на вантажному, приватному легковому та спортивному автотранспорті, як на нових автомобілях та на автомобілях з досить великим терміном експлуатації. Добавки вводилися в ДВЗ, КПП та АКПП, ГПР та мости. Отримані позитивні результати.

 

Висновоки

 

Хоча фулерени мають коротку історію, цей напрям науки швидко розвивається, залучаючи до себе все нових дослідників. Вона включає три напрями: фізика фулеренів, хімія фулеренів і технологія фулеренів.

Фізика фулеренів займається дослідженням структурних, механічних, магнітних, оптичних властивостей фулеренів та їх сполук. Сюди відноситься також вивчення характеру взаємодії між атомами вуглецю в цих з'єднаннях, властивості і структура систем, що складаються з молекул фулеренів. Фізика фулеренів є найбільш просунутою гілкою в області фулеренів. Хімія фулеренів пов'язана зі створенням та вивченням нових хімічних сполук, основу яких составляютфуллерени, а також вивчає хімічні процеси, в ​​яких вони беруть участь. Слід зазначити, що по концепціям і методам дослідження цей напрямок хімії багато в чому принципово відрізняється від традиційної хімії. Техноогія фулеренів включає в себе як методи виробництва фулеренів, так і різні їх застосування.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список використаної літератури

 

1.     Поляков С.П. Атрисное строение материи.- М.: Гуманитарный фонд                                 «Знание», 1999.-196с. ил.

2.     К.Неницеску Общая химия – М.:Мир, 1968

3.      Елецкий А. В. УФН / А. В. Елецкий, Б. М. Смирнов - Т. 163, № 2. С.

4.  Виноградова И.Е. Противоизносные присадки к маслам / И.Е. Виноградова - М.:Химия, 1972.- 272с.

5.     Дмитриченко М.Ф., Волосовський В.В., Лізанець В.І. Фулерени та їх застосування //