"Карелия", №97 от 12 декабря 2013
Углерод, содержащийся в шунгитовых породах Заонежья, можно рассматривать в качестве природного источника наночастиц. Без исследования этих мельчайших объектов сегодня невозможно представить развитие многих научных направлений. Издается ряд научных журналов, посвященных исключительно этой тематике, появились нанопрофилированные институты, кафедры, лаборатории, проводятся многочисленные конференции по нанотехнологиям. Этой же теме был посвящен доклад заведующей лабораторией физико-химических исследований наноуглеродных материалов Института геологии Натальи Рожковой, сделанный 28 ноября 2013 года в стенах Карельского научного центра РАН. Шунгитом принято называть обогащенную углеродом горную породу, занимающую по составу промежуточное положение между антрацитом и графитом. Основные запасы шунгитов находятся на территории Заонежского полуострова и в северной оконечности Онежского озера. Как было отмечено в докладе Натальи Рожковой, содержащие углерод шунгитовые породы распространены здесь на площади более девяти тысяч квадратных километров – это самое крупное месторождение в мире.
Основу структуры углерода шунгитовых пород составляют наноразмерные элементы, размер которых находится в пределах от одного до ста нанометров (один нанометр равен одной миллиардной части метра, что также сопоставимо с одной стотысячной толщины человеческого волоса). Одной из причин изменения физических и химических свойств малых частиц по мере уменьшения их размеров является рост относительной доли поверхностных атомов, возрастание роли поверхностной энергии. И, чем мельче частицы, тем неожиданнее свойства. В лабораториях мира сегодня интенсивно изучаются наноуглеродные материалы нового поколения – фуллерены, нанотрубки, наноалмазы, графены. Их использование в электронике, энергетике, медицине сулит блестящие перспективы.
Целью проведенных в лаборатории Натальи Рожковой исследований явилось изучение структурной организации наноуглерода шунгитов и механизмов его активности. Впервые, без использования поверхностно активных веществ, были получены устойчивые водные дисперсии наночастиц шунгитового углерода (в дисперсии наночастицы равномерно распределены в воде, не смешиваясь с нею). При этом оценивались возможности применения наночастиц в медицине, а также перспективы создания на их основе новых материалов.
На основе шунгитового углерода и кремнезема в лаборатории получены наночастицы гибридного наполнителя, который, например, может с успехом применяться для модификации (изменения структуры и свойств) полимеров, используемых при производстве труб, емкостей для хранения агрессивных жидкостей и нефтепродуктов и т.п. Данная разработка в 2012 году была отмечена соответствующим патентом. Перспективным оказалось использование наноразмерного порошка при производстве древесно-стружечных плит. Проведенные совместно с Петрозаводским государственным университетом испытания доказывают увеличение прочности таких плит, а также снижение водопоглощения и разбухания.
То, что шунгитовый углерод можно рассматривать в качестве природного источника наночастиц, без которых трудно представить современное развитие науки, сулит очевидный всплеск интереса к перспективному сырью. В настоящее время шунгит добывается и используется, может быть, не очень рационально – в основном, для нужд черной металлургии (с этой целью эксплуатируется Максово-Зажогинское месторождение в Медвежьегорском районе).
Очень вероятно, что наноуглерод из древнейших шунгитовых пород может найти в будущем самые неожиданные применения. Пока наука делает лишь первые шаги в познании свойств удивительных частиц. Самые интересные открытия, очевидно, впереди.
Сергей Хохлов