Читаем без скачивания Хроники невозможного. Фактор «Х» для русского прорыва в будущее - Максим Калашников

Однажды Мастер решил порвать эти Вандерваальсовы связи между «стопками» графенов. Ему нужно было получить новый углеродный материал для создания промышленной технологии производства фуллеренов. Забегая далеко вперед, скажу, что Петрик впервые в мире создал уникальный спсоб промышленного производства фуллеренов испаряя графены в токах высокой частоты.

Существовали ли до Петрика технологии деструкции графита? Да, его мололи различными способами на более мелкие фракции. Есть на свете и способ получения так называемого терморасширенного графита, о котором впоследствии кричал академик Захаров, пытаясь дезавуировать открытие Петрика, ссылаясь на этот широко известный процесс. Как он выглядит? Брали крупицу графита, обрабатывали ее в серной и азотной кислотах с бихроматом калия. Потом сушили. Что получалось? На кромке графитовой частицы образовывались соли графитовой кислоты (C6(COOH)6). Когда все это быстро нагревали до 2 тысяч градусов за 2–3 секунды, кристаллы соли разрушали графитовую частицу на более мелкие частицы, в терминах IUPAC – на графитовые пакеты. Выходил похожий на вату терморасширенный графит.

А что делает Мастер? Он ЗАСЕЛЯЕТ в межслоевые пространства графита специальное химическое соединение, способное к взрывообразному разложению. Это вещество – Cl2O7. Секрет – не в принципе, а в том, как произвести этот «разрыватель» слоев графена. Ибо в чистом виде он взрывается. Для того, чтобы создать это вещество, Матер применил особые электролизеры, где использовались сверхчистые платина и титан. Он создал и специальные ингибиторы, замедляющие скорость разложения химического Cl2О7.

Графит с заселенным химическим соединением практически ничем не отличается от обычного, его можно трогать руками, он хранится, кажется, сколь угодно долго. Академик его называет ГСВР – графитовой смесью высокой реакционной способности.

– Похоже на Главную службу внешней разведки! – смеюсь я.

– А УСВР – это управление службы внешней разведки! – улыбается в ответ Петрик. И, глядя мне, как он любит, мне прямо в глаза, он заявил, что у него еще есть и АСВР, и ЮСВР, и ХСВР.

Но вернемся к ГСВР, к начальному состоянию графита, обработанного по технологии Петрика. Согласно инструкции, мы можем любым из известных способов запустить ветвящуюся цепную реакцию распада соединения-«разрывателя» Вандерваальсовых связей, находящегося в межслоевых пространствах графита. А это приводит к разрыву связей между графитовыми слоями с образованием графенов и графитовых пакетов. Этот процесс хорошо виден на кадрах видео. Графит разрушается, растет в объеме. Внутри видны вспышки.

Процесс является автокаталитическим и не требует приложения каких либо дополнительных энергий, например нагрева. Именно эту часть процесса хитроумные академики РАН извратили, приписав Петрику слова: «Здесь наблюдается разрыв межатомарных связей без затрат энергии». Упустив единственное слово – «внешних». Мастер-то говорил о «внешних затратах энергии». Замечательный пример того, как, изменив в тексте всего только одно слово, можно временно приостановить техническую эволюцию.

Кроме этого, реакцию можно запустить и лазером, и даже сильным ударом молотка. Главное, чтобы началась цепная реакция – химическая, конечно. Реакция идет бурно. Выделяющиеся при распаде химического соединения газы разрушают графит на отдельные двумерные кристаллы (графены и графитовые пакеты состоящие из двух и более графенов).

Вот это и есть УСВР. Из его атомов углерода торчат «вбок» свободные атомные связи: они так и норовят захватить все, что «проплывает» рядом. Именно это и наделяет УСВР высокой реакционной способностью, делает его идеальным материалом для фильтров. За неимением же «проплывающего мимо» атомы УСВР начинают взаимодействовать между собой – и материал, как пыль под диваном, собирается в шарики.

Вернемся в 1996 год, когда впервые появился сам термин «графен». Так постановил в этом году IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry, Международный союз чистой и прикладной химии) – один атомный слой графита называть графеном, а два и более слоя – графитовым пакетом. Одно из удивительных совпадений, которыми полна жизнь Мастера – именно в этом году он впервые получил свой УСВР. И поэтому он презирает нобелевского лауреата Андрея Гейма, заявившего о существовании «двухслойного графена» (справьтесь в «Википедии») – ибо двухслойного графена не бывает. Это – графитовый пакет. От того, что сделали Гейм с Новоселовым, до практического применения их работ – еще идти и идти «дорогой в тысячу ли». А Петриковы УСВР можно применять уже сейчас и в самых широких масштабах.

Мастера может получать УСВР в промышленных масштабах. Не беда, что при запуске реакции выделяются кислород и ядовитый хлор. Создана установка, где газы уходят в специальные полые колонны, где, пройдя через NaOH, они превращаются в ценный продукт – гипохлорит натрия. Его с выгодой продают: это очень сильное средство дезинфекции и, к тому же, окислитель в некоторых химических процессах. Отходов при производстве нет как таковых. Мастер творит с графитом чудеса. Он может запустить бурный процесс, как на видео. Может – очень медленный, на две недели. А может и просто взрыв устроить. Он сам успел попробовать – и чуть не погиб. Измененный графит рванул по всему объему сразу. Все его молекулы взорвались одновременно…

Преследуя ложную цель, наткнулись на чудо

Как же родилось это чудо – УСВР? Удивительно: погнавшись за ложной целью, как это часто бывает в истории науки и техники, наткнулись на настоящий прорыв.

Все началось с фуллереновой лихорадки, когда в 1996 году Нобелевскую премию получили химики Крото, Керл и Смолли, в 1985 году открывшие еще одно аллотропное состояние углерода – фуллерен. Да-да, те самые «мячики», состоящие из шестидесяти атомов углерода. Молекулы-фигурки, похожие на усеченный икосаэдр, сложенные из сот, пяти– и шестиугольников.

Открыли фуллерен случайно. Никто не складывал атомы в икосаэдры неким сверхтонким инструментом, некими «нанопинцетами»: это невозможно. Все взяли из сажи. Крото и Смолли возились с парами графита, облучаемого лазером. Делали, так сказать, абляцию графита. Масс-спектрометр показал, что в парах, помимо обычного углерода, присутствуют некие кластеры из шестидесяти и семидесяти атомов углерода. Они посмотрели на осевшую после лазерной абляции сажу. Стали действовать на нее разными веществами. Наткнулись на то, что она растворяется в толуоле, окрашивая его в вишневый цвет. Глянули на сажу в электронный микроскоп – и увидели шарики. Те самые фуллерены.

И в мире вспыхнула настоящая фуллереновая лихорадка. Фуллерены стали модой, очередным «пузырем». Чего только им не предрекали! Ура, триумф нанотехнологий! Все хотели купить их для опытов. Тем более, что в 1990 году Лэмб, Кретчмер и Хаффман разработали метод более дешевого получения фуллеренов – с помощью сжигания графитовых электродов в гелиевой атмосфере при низких давлениях. Там выход фуллеренов исчислялся граммами: они все той же сажей оседали на стенках камеры. Они получались из анода – в среднем от 3 до 12 процентов его массы. Цены на фуллерены упали впятеро, хотя и оставались очень высокими.

Но, как горько шутит Мастер, Большая Наука слишком часто высовывается из своей скорлупы, чтобы обмануть публику и вытянуть из нее побольше денег на свои эксперименты. В мире на применение фуллеренов сделали более тысячи шестисот патентов, среди них – четыре патента самого Петрика. Многие из патентов времен «фуллереновой лихорадки» оказались абсолютной чушью и дичью. Например, использование нового наноматериала для очистки воды. Полный идиотизм – особенно если учесть, что фуллерены инертны, ибо все их атомы наглухо завязаны друг на друга. Тут нет, как в УСВР, торчащих свободных связей. Но правительство США ассигновало на исследования по фуллеренам несколько миллиардов долларов. Впрочем, сам нобелевский лауреат Смолли, став богачом, удалился жить на Виргинские острова. Но вначале все кричали о том, что фуллерены себя покажут, стоит лишь разработать технологию их массового и дешевого производства. Да, их свойства действительно уникальны. Но как их толком использовать, никто до сих пор не придумал.

Мастер не мог остаться в стороне такого научного события и в 1994-м открыл первый в РФ частный Институт физики фуллеренов в Москве. Он решил получать фуллерены с помощью очень быстрого нагрева графита в токах высокой частоты. Аппаратура изготавливается в знаменитом Институте токов высокой частоты. И вот – первые опыты. Цилиндр из обычного, природного графита ставится в камеру индуктора. Включают ее. Три тысячи градусов Цельсия. Цилиндр трескается. И так каждый раз. Природный графит нагревается неравномерно, он неоднороден. Тогда академик решил спрессовать цилиндр из вспененного графита (обработанного кислотами). Но он не выдержал и пятисот градусов – остаточное содержание кислот в терморасширенном графите при нагреве разрушало спрессованный цилиндр. Тогда Мастер решил сам создать технологию разрыва связей в графите. И получил тот самый измененный графит – ГСВР. С веществом-разрывателем между графеновыми слоями.