Наномяч гигантского значения

В России началось промышленное производство фуллеренов, формы углерода, используемой в медицине и других отраслях. Ученые еще более 30 лет назад предполагали, что обычная сажа – продукт переработки графита – может стать основой для производства материалов повышенной прочности. Именно в 1985 году был открыт фуллерен – молекулярное соединение углерода, состоящее из чётного количества молекул и представляющее собой замкнутый многогранник с равными гранями. До этого времени науке были известны только двухмерные формы углерода – цепи атомов и плоские структуры. Иными словами, алмаз и графит.

Для начала необходимо понять, что фуллерены – необычные молекулы. По своей форме они напоминают футбольный мяч. Существует даже легенда, что, мол, поскольку фуллерены внутри полые, как, собственно, сам мяч, то изначально их так и хотели назвать – «футболены». Правда, поиграть таким мячом в футбол не получится – его размер 1 нанометр, то есть одна миллиардная часть метра. Сырье для производства фуллеренов – графит. Его пропускают через электрическую дугу, после чего образуется промежуточный продукт – сажа. Затем из сажи с помощью специальных химических реакций выделяют непосредственно фуллерены. Выделить выделили, но что же дальше? Ведь открытие фуллеренов относится к важнейшим научным открытиям конца прошлого века, за него даже дали Нобелевскую премию по химии. Сегодня в разных странах пытаются наладить промышленное производство этого наномячика, поскольку его применение, кажется, позволит совершить настоящий переворот во многих направлениях жизнедеятельности человека. Первый завод по производству фуллеренов давно запущен в Японии. Теперь пришла очередь нашей страны.

Сквозь рыночное сито

Промышленное производство фуллеренов наладили в Пензенской области. Организаторами и владельцами производства выступили принадлежащий Росатому институт «НИИграфит» и частная компания «Нанокомпозит». Объединение их разработок позволило снизить себестоимость фуллеренов, что в перспективе поможет этому продукту занять российский и зарубежные рынки. К слову, наши «мячики» гораздо дешевле японских, и в этом несомненный плюс для мирового рынка. Причём в Росатоме уверены, что заняли весьма перспективную нишу в производстве продукции гражданского назначения, поскольку этому особому соединению углерода учёные прочат большое будущее в самых разных областях: от фармацевтики до нефтехимии и изготовления пластмассовых изделий повышенной прочности. Как сказал на открытии производства директор АО «НИИграфит» Евгений Маянов, «мы присутствуем при запуске уже работающего на первых заказах предприятия, которое ориентировано на достижение глобального лидерства. Если мы можем свою продукцию по конкурентной цене предложить на европейский рынок, то можно считать, что мы достигли своей цели».

Производством фуллеренов занимается специально созданная компания «С-плюс». Цифры говорят сами за себя: за неполный 2016 год с начала запуска компания уже выполнила заказы на 125 млн рублей.

Еще 250 млн принесли инжиниринговые услуги по разработке изделий на основе усиленных фуллеренами пластмасс. «Перед нами поставлена задача нарастить объём выручки по итогам 2017 года до 750 млн рублей. И, я думаю, мы её решим», – заявил генеральный директор «С-Плюс» Дмитрий Мартынов. К слову, сейчас в Заречном производят фуллерены С60 и С70. Кроме того, на площадке предприятия есть оборудование для модификации полимеров и термопластавтоматы для изготовленияизделий из модифицированных пластмасс и полиуретана. Вообще, освоение промышленного производства фуллеренов позволяет компании выходить на самые разные рынки. Сегодня «С-плюс» поставляет изделия из модифицированной пластмассы для крупного российского производителя горнорудного оборудования – группы «Канекс». Речь идёт о ситах для просеивания породы.

Гендиректор компании «Канекс» Алексей Козлов признается: «Раньше мы закупали этот продукт за рубежом. Сита производства «С-плюс» обходятся дешевле, а их износостойкость в два раза выше импортных аналогов».

Магнит для свободных радикалов Одно из самых замечательных свойств фуллеренов – то, что они способы создавать водные растворы. Встроив самый устойчивый из фуллеренов (он называется С60) в молекулу воды, учёным удалось создать водную среду, очень похожую на среду в здоровых клетках организма. А это может оказаться настоящим прорывом в борьбе с раковыми клетками, поскольку вода со встроенным фуллереном нейтрализует свободные радикалы, то есть является антиоксидантом!

Как известно, свободные радикалы – причина возникновения множества болезней. Эти молекулы, образующиеся в нашем организме, повреждают хромосомы и приводят не только к раковым заболеваниям, но и к старению клеток и снижению иммунитета. Им противостоят антиоксиданты – полезные вещества, которые соединяются со свободными радикалами и предотвращают их разрушительное действие.

Проблема только в том, что обычные, природные антиоксиданты – вещества одноразового действия. Молекула витамина, соединяясь со свободным радикалом, образует безвредное соединение и выбывает из игры. Выходит, на один радикал приходится одна молекула? Не густо!

А вот фуллерен – долгоиграющий: он остаётся в игре всё время, обладая магическим свойством притягивать к себе свободные радикалы. Специалисты утверждают, что такие «примагнитившиеся» радикалы соединяются между собой и образуют безвредные вещества. Благодаря присутствию фуллерена этот процесс сильно ускоряется, и тогда злосчастные радикалы массами выбывают из игры. Потому-то фуллереновые растворы во много раз эффективнее обычных антиоксидантов. При этом исследователи утверждают, что фуллерен – не лекарство в обычном смысле слова.

Ведь лекарство способствует лечению определённой болезни, а растворы фуллерена действуют гораздо шире, в объёме всего организма. Теперь понимаете, какие перспективы перед отечественными фуллеренами открываются и в фармацевтике? Одна из российских компаний этой отрасли в настоящее время испытывает лекарство против рака, в которое добавлено это вещество. По мнению фармацевтов, молекула фуллерена способна доставить лекарство непосредственно к больной клетке, предотвращая потерю препарата на пути к цели.

Добавили фуллерены и в нефтепродукты. Получилось супермоторное масло, поскольку фуллерены имеют способность снижать коэффициент трения. Самые первые испытания моторного масла с добавлением фуллеренов показали, что оно уменьшило воздействие силы трения на цилиндры двигателя внутреннего сгорания в два раза! Естественно, что инженеры нефтеперерабатывающих заводов оценили этот эффект по достоинству. В результате сейчас возможность организации производства моторных масел с фуллеренами рассматривается на уровне правительства одного из регионов страны, где производят масла и бензин.

Создание производства фуллеренов лежит в русле стратегии «Росатома», которая нацелена на создание новых продуктов и новых бизнесов. «Перед нами стоят очень амбициозные задачи по увеличению выручки от новых бизнесов к 2030 году. И эта выручка не может быть достигнута только за счет органического роста имеющихся бизнес-направлений. Поэтому мы будем продолжать привлекать внешних партнеров – таких как «Нанокомпозит», будем привлекать их компетенции для достижения поставленных целей», – рассказал руководитель «Развития производства продукции гражданского назначения» Блока по развитию и международному бизнесу Росатома Дмитрий Байдаров.