УСВР — УГЛЕРОДНАЯ СМЕСЬ ВЫСОКОЙ РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ.


В новый век человечество, как считает В.И. Петрик, вступило с эпохальными открытиями, которым суждено интегрироваться в единую научную парадигму – открытием синергетического устройства мира, открытием наномира и открытием супрамолекулярных процессов.

В январе 2001 года Международная ассоциация авторов научных открытий подтвердила установление новой физической закономерности «Явление образования наноструктурных углеродных комплексов» (диплом на открытие В.И. Петрика № 163). Приоритетной датой открытия стал 1997 год.
На основе этого открытия впервые в мире разработан промышленный способ производства углеродных смеси состоящей из графенов, наноуглеродных трубок с открытыми концами, а также ранее неизвестных наноструктур таких, как ветвящиеся нанотрубки, нанокольца, нанофракталы.

В 2001 году на Всероссийской научно-технической конференции «Микро - и нано - электроника - 2001» проходящей с участием зарубежных ученых, учёные Московского государственного института электронной техники и ОАО «Ангстрем» после многолетних исследований наноуглерода Петрика сделали сообщение – в России разработан принципиально новый способ производства нанотрубок! Предоставленные на исследования углеродные материалы В.И. Петрика являются идеальными нанотрубками!

Этот успех В.И. Петрика можно сравнить с достижениями современной науки: недавно совместными усилиями британских и российских физиков были получены и исследованы графены – углеродная пленка толщиной в один атом. Графены были произведены в миллиграммовых количествах путем механического срезания верхнего слоя графитового блока с последующим разделением его на атомарные монослои с помощью лазера. Такой способ получения наноматериала вряд ли выйдет за пределы экспериментальной лаборатории.

Способ промышленного производства углеродной смеси высокой реакционной способности (УСВР), разработанный В.И. Петриком запатентован в 54 странах (Российский патент № 2163883 «Способ промышленного производства углеродной смеси высокой реакционной способности методом холодной деструкции и устройство для его изготовления»). Он позволяет производить углеродные наноматериалы, в том числе и графены, в неограниченных количествах.
Разработано промышленное оборудование, позволяющее получать углеродную смесь высокой реакционной способности (УСВР) в крупных промышленных масштабах.


История открытия

500 лет назад великий Леонардо да Винчи нарисовал для книги Луки Пачоли «О совершенстве мира» совершенную молекулу, состоящую из 60 атомов и представляющую собой усеченный икосаэдр.

В 1985 году трое ученых — Гарольд Крото из Великобритании, американцы Роберт Керл и Ричард Смолли, в процессе спектрального исследования паров углерода, обнаружили неизвестную ранее молекулу, состоящую из 60-ти атомов. В честь американского архитектора Бакминстера Фуллера ей было дано название фуллерен.

Так помимо известных графитовой, алмазной и карбиновой была открыта
новая аллотропная модификация углерода. В 1996 году Крото, Керл и Смолли были удостоены Нобелевской премии за данное открытие.
В 1991 году японские ученые, при синтезе фуллеренов, обнаружили на поверхности катода протяженные углеродные образования цилиндрической формы — полые углеродные трубки. Эти научные достижения ознаменовали собой эру нанотехнологий, способных изменить облик цивилизации.

Разрабатывая принципиально новую технологию синтеза фуллеренов, российский ученый, академик Виктор Иванович Петрик, создал способ ХОЛОДНОЙ деструкции графитовых соединений и в процессе его применения открыл явление образования наноструктурных углеродных комплексов.

Техническая суть этого открытия заключается в следующем. Без существенных изменений внешних характеристик графита, в его межслоевые пространства вводятся молекулы взрывчатых веществ. В подготовленный таким образом графит добавляется несколько капель специального раствора и графит начинает преобразовываться, увеличиваясь в объеме до 500 раз. В его структуре происходит разрушение не только вандерваальсовых, но и ковалентных связей, что приводит к образованию наноструктурных углеродных комплексов (углеродных соединений, содержащих наноструктуры).
Созданное таким образом вещество, не имеющее аналогов в мире и обладающее уникальными свойствами, автор назвал «УГЛЕРОДНАЯ СМЕСЬ ВЫСОКОЙ РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ (УСВР)».

В своих предложениях по нанотехнологиям, сформулированных для Российского правительства и Российской академии наук, В.И. Петрик пишет:
«…Теоретически обоснована возможность образования углеродных наноструктур из графита деструктурированного холодным способом. Экспериментальная часть основывалась на предположении о возможности сворачивания отделенного единичного углеродного слоя в трубку - энергетически наиболее выгодную форму. Разработано специальное химическое соединение и способ его введения в межслоевые пространства графита таким образом, чтобы молекулы взрывчатого вещества (ВВ) были распределены наиболее равномерно, что обеспечивает наименьшую деформацию углеродного слоя в момент разрыва вандерваальсовых связей. Введенные в межслоевые пространства химические комплексы способны под внешним воздействием (химическим, механическим и пр.) к экзотермическому взрывообразному разложению с последующим инициированием автокаталитического распада соединения. В результате происходит разрушение атомарных связей графита и образование углеродных наноструктур. Углеродный слой сворачивается в нанотрубку с открытыми концами, при этом структура углеродного слоя и наноструктура сохраняют конгруэнтность.

Московским государственным институтом электронной техники была сформулирована проблема – для элементной базы радиоэлектроники требуются ветвящиеся нанотрубки. На их основе можно изготавливать элементы с различными функциональными возможностями. В частности, нанотранзистор можно изготовить путем присоединения ветвящейся нанотрубки к трем электродам микронных размеров.

Технологически задача была решена тем, что графит с уже введенными в межслоевые пространства химическими соединениями способными к взрывообразному разложению, дополнительно интеркалировался взрывчатым веществом с более высоким энергетическим потенциалом. Его молекулы, заселенные на окраинах графитовой структуры, при разложении частично разрушают ковалентные связи, производя, таким образом, частичный надрыв в углеродном слое.

Специальными технологическими приемами были получены углеродные нанокольца и фрактальные образования.

Графит с заселенными в межслоевые пространства ВВ может храниться сколь угодно долго. Процесс деструкции графита и наработка наноуглеродных материалов может быть запущен в любых условиях, в том числе и на ладони. Себестоимость наноуглеродной продукции на порядки ниже всех существующих методов…

Разработан способ газофазного покрытия углеродных наноструктур металлами платиновой группы, основанный на их способности образовывать летучие трифторфосфиновые комплексы при термическом разложении которых образуются чистые металлы. После покрытия металлами платиновой группы, исходная проводимость углеродных нанотруб увеличилась на два порядка».

Углерод играет особую роль в природе. В растительных и животных организмах его содержание составляет 18 %. Содержание углерода в земной коре — 6,5•1016 тонн. При этом значительное его количество (около 1013) входит в состав горючих ископаемых (уголь, природный газ, нефть и другие). Углекислый газ атмосферы содержит 6•1011 тонн углерода, гидросфера — 1014 тонн.

Основные области применения углерода:

— производство энергии (включая атомную, электрическую и тепловую);
– нефтегазодобывающая и перерабатывающая промышленность;
— машиностроение (в том числе, производство самолетов;
- создание специального инструментария и оборудования;
- ракетостроение и другое;
— металлургия (цветная и черная);
— производство химических продуктов (включая синтетический бензин, адсорбенты и средства тушения пожаров, резину и краску, углеродные волокна и электроды, графитовые стержни для карандашей и соды, моющие средства и хладоагент «сухой лед», а также прочее);
— пищевая промышленность (производство сахара и других продуктов питания);
— газификация топлива (производство генераторного и водяного газа);
— медицина (элементы имплантируемого искусственного сердечного клапана и электроды для электростимуляции сердца);
— ювелирная промышленность (обработка природных алмазов и производство искусственных).

В связи с важнейшим значением углерода для Человечества, во всех развитых странах серьезно изучаются вопросы совершенствования материалов из него (или включающих его). Поэтому открытие академиком В.И. Петриком явления образования наноструктурных углеродных комплексов, создание способа холодной деструкции графитовых соединений и технологии промышленного производства углеродной смеси высокой реакционной способности, представляют собой стратегические достижения в научно-техническом развитии общества.

В Российской Федерации вопрос об использовании УСВР в различных отраслях народного хозяйства неоднократно рассматривался на высоком государственном уровне.

Сегодня определены области применения УСВР, где ее превосходство над конкурирующими материалами безусловно и, в ряде случаев, достигает порядковых величин.
Это:
— обезвреживание токсичных отходов и деструкция боевых отравляющих веществ;
— высококачественная доочистка питьевой воды;
— локализация и тушение пожаров токсичных и горючих жидкостей на суше и водной поверхности;
— ликвидация аварийных проливов нефти и нефтепродуктов на суше и водной
поверхности, соответствующая рекультивация грунтов;
— создание медицинских препаратов;
— удаление из табачного дыма полиароматических углеводородов, которые являются сильнейшими канцерогенами;
— влагоудержание в песчаных и солонцовых почвах;
— тепловая и антикоррозийная защита тепловых магистралей и котлового
оборудования;
— очистка сточных вод.

Научные исследования выявили уникальные сорбционные свойства углеродной смеси высокой реакционной способности.
Исследование сравнительных сорбционных свойств УСВР и лучшего и дорогостоящего на американском рынке сорбента GAC (активированный уголь из кокосового ореха), выполненные по указанию президента США Дж. Буша, показали, что УСВР по сорбционным способностям в 350 раз превосходит сорбент GAC. Кроме того, стоимость производства 1 грамма УСВР вряд ли достигает 1 цента!

Не менее уникальны особенности производства и регенерации УСВР. В необходимых случаях для запуска реакции и производства УСВР не требуется специального оборудования. Углеродная смесь высокой реакционной способности может быть произведена на палубе судна, на буровой платформе, в ракетной шахте, на территории бензоколонки, то есть практически где угодно.
Возможно многократное использование УСВР. Обладая огромной поглощающей способностью (при удельной поверхности около 2000 квадратных метров на один грамм!) углеродная смесь высокой реакционной способности полностью освобождается от захваченного материала центробежным отжимом. При этом отжатое вещество (нефть или иное) не теряет своих свойств.

В.И.Петрик демонстрирует зарубежным гостям производство УСВР на листе железа и в ведре.