Научные основы создания новых углеродных материалов для техники и медицины

Химия наноструктурированных материалов – наночастиц, нанокомпозитов, нанопористых материалов – относится к приоритетным направлениям мировой науки. Развитие потребностей общества и прогресса нанотехнологий и нанотехники привело к необходимости расширения функциональных свойств углеродных материалов, получаемых на основе глобулярного углерода. Наноглобулярный углерод уже давно является продуктом наноиндустрии. Он состоит из сфероидных наночастиц, самоассоциированных хаотичным образом в первичные агрегаты, которые образуют иерархические структуры высшего порядка, что приводит к появлению у материала качественно новых свойств. Так, использование нанодисперсного глобулярного углерода и композитов на его основе с удельной поверхностью не менее 1000 м2/г при разработке эффективных автономных электрохимических систем для получения и хранения электрической энергии сегодня особенно востребовано. При этом одним из актуальных направлений является разработка электрохимического конденсатора двойного электрического слоя или суперконденсатора с повышенными эксплуатационными характеристиками. По-прежнему актуально получение новых морфологических форм углерода. Традиционные методы синтеза ячеистого углерода не обеспечивают необходимого разнообразия и ассортимента применения этого материала, поэтому разработка новых методов синтеза этого материала является актуальной задачей, как и получение частиц углерода вытянутой формы. Интерес к частицам нитевидной морфологии связан с их способностью поглощать электромагнитное излучение, поэтому данный тип углерода востребован для радиолокационной защиты. В мире активно развиваются исследования, посвященные созданию углеродных композитов с частицами нанометрового диапазона: одно- и многослойных графенов. Для получения высокодисперсного углерода в основном используют метод микромеханического расщепления и метод жидкофазной эксфолиации, причем процесс жидкофазной эксфолиации может рассматриваться в качестве основного для организации массового производства высокодисперсного углерода. Углерод с размерами частиц 0,1 – 1,0 мкм и узким распределением частиц по размерам может быть использован как усилитель при получении полимерных композитов, а также как компонент типографских красок и тонеров с более высокой силой окраски. Углеродные материалы находят также широкое применение в медицине. Придание им одновременно детоксикационных антибактериальных, антиоксидантных, иммунокорригирующих и биоспецифичных свойств достигается модифицированием их поверхности. Различные экологически неблагоприятные факторы окружающей среды, проведение ряда лечебных процедур приводят к повышенному образованию свободных радикалов в организме и преждевременному старению, поэтому разработка высокоэффективных изделий медицинского и ветеринарного назначения, обладающих рядом биоспецифичных свойств, особенно актуально.