ПредысторияДо начала 60-х гг. ХХ в. общепринятым было считать, что
существует лишь две формы кристаллического углерода – алмаз
и графит, широко распространенные в природе и известные
человечеству с древнейших времен. Многие исследователи
выражали недоумение и считали несколько нелогичным, что
существование элемента с самой богатой химией
ограничивается лишь двумя аллотропными модификациями.

Предыстория

Алмаз – трехмерная (пространственная) форма углерода – образован
атомами углерода в состоянии sp3-гибридизации (рис. 1, а). В графите
– двумерной (плоскостной) форме – все атомы углерода находятся в
состоянии sp2-гибридизации (рис. 1, б). Естественно было
предположить, что должна существовать еще одна аллотропная
форма углерода – цепочечная (линейная) – с sp-гибридизованным
атомом углерода (рис. 1, в). Эта проблема долгое время привлекала
внимание ученых – как теоретиков, так и практиков.

Опыт Байера

В 1885 г. немецкий химик А.Байер
пытался синтезировать цепочечный
углерод из производных ацетилена
ступенчатым методом. Однако
попытка Байера получить полиин
оказалась неудачной, он получил
углеводород, состоящий из четырех
молекул ацетилена, соединенных в
цепочку, и оказавшийся
чрезвычайно неустойчивым.
Работы в этом направлении надолго
прекратились.

Открытие карбина

В 1959–1960 гг. в лаборатории
высокомолекулярных соединений ИНЭОС,
возглавляемой академиком Коршаком,
проводились систематические исследования
реакции окислительного сочетания
диацетиленовых соединений. Было
установлено, что в присутствии солей
двухвалентной меди эта реакция может быть
проведена с любыми диацетиленовыми
соединениями с образованием полимеров,
элементарное звено которых сохраняет
углеродный скелет исходного диацетилена.
При этом сначала образуются полимерные
полиацетилениды Cu(I). Этот вариант
реакции окислительного сочетания был
назван окислительной
дегидрополиконденсацией.
В.В. Коршак

Открытие карбина

Ученые предположили, что в качестве мономера для такой
поликонденсации можно взять и ацетилен. Действительно, при
пропускании ацетилена в водно-аммиачный раствор соли Cu(II)
быстро выпадал черный осадок. Именно этот путь привел
А.М.Сладкова, В.В.Коршака, В.И.Касаточкина и Ю.П.Кудрявцева
(фото) к открытию линейной формы углерода, которую они, по
предложению Сладкова, назвали «карбин»* (от
лат. carboneum (углерод) с окончанием «ин», принятым в
органической химии для обозначения ацетиленовой связи).
Слева направо:
В.В.Коршак,
А.М.Сладков,
Ю.П.Кудрявцев,
В.И.Касаточкин

Строение карбина

По словам первооткрывателей карбина, самым сложным было
определить, какими же связями соединены в цепочку
C
C
C
C
C
C
C
углеродные атомы
,
,
C
n
или двойные и тройные связи одновременно.
Через несколько лет удалось доказать, что в карбине двойных
связей нет. Подтверждением полиинового строения цепочек
послужило образование щавелевой кислоты при озонировании
карбина:
n
C
C
O3
C
C
H2O
O
O
O
n
C
HO
n
O
n
O
C
OH

Окислительная дегидрополиконденсация ацетилена

Первым методом получения карбина является окислительная
дегидрополиконденсация ацетилена. Ацетилен пропускали через
водно-аммиачный раствор соли Cu(II), наблюдалоь быстрое
образование черного порошкообразного осадка,
полиацетиленидов меди. В сухом состоянии этот порошок
взрывался при нагревании, а во влажном – при детонации.
Схематично процесс окислительной дегидрополиконденсации
ацетилена можно записать в следующем виде при x + y + z = n:
n H
C
C
Cu
H
C
Cu
C
x
+
C
H
H
2+
C
H
y
+
Cu
FeCl3
H
C
C
H
n
C
C
H
z

Поликумулен

В 1968 г. В.П.Непочатых (аспирантка
Сладкова) встречным синтезом
(восстановлением полимерного
гликоля) получила новый линейный
полимер углерода с кумуленовыми
связями, его назвали поликумулен.
Доказательством такого строения стал
тот факт, что при озонировании
поликумулена получается только
диоксид углерода:
C
O3
C
n
2 nCO2

Поликумулен

Высокомолекулярный кумулен представляет собой
нерастворимый темно-коричневый порошок с развитой
удельной поверхностью (200–300 м2/г) и плотностью 2,25
г/см3. При многочасовом нагревании при 1000 оС и
пониженном давлении поликумулен частично
кристаллизуется. В полученном после такого отжига
продукте с помощью просвечивающей электронной
микроскопии были обнаружены два типа монокристаллов,
соответствующих α- и β-модификациям карбина.

Поликонденсация недооксида углерода с димагнийбромидом

Кумуленовая модификация карбина (β-карбин) была получена по
специально разработанному Сладковым двухстадийному методу. На
первой стадии проводили поликонденсацию недооксида углерода
(С3О2) с димагнийдибромацетиленом по типу реакции Гриньяра с
образованием полимерного гликоля:
nO
C
C
C
O
+
n Br MgC
C MgBr
C
C
C
C
C
OH
OH
На второй стадии этот полимерный гликоль восстанавливали
действием хлорида двухвалентного олова в кислой среде:
C
C
C
OH
C
C
OH
+ n SnCl2
n
C
C
C
C
C
+ n SnO + 2n HCl
2
n
n

Дегидрогалогенирование галогенсодержащих полимеров

Углеродная цепочка формируется заранее при полимеризации
соответствующих мономеров, и при синтезе карбина задача
заключается в том, чтобы при полном отщеплении галогеноводорода
сохранить эту линейную углеродную цепочку. Исчерпывающее
дегидрогалогенирование возможно, если у соседних атомов углерода
находятся равные количества атомов галогена и водорода. Поэтому
удобными ГСП для получения карбина явились различные
поливинилиденгалогениды (бромиды, хлориды и фториды), поли(1,2дибромэтилен), поли(1,1,2- и 1,2,3-трихлорбутадиены), например:
CH2
CHal2
+B
n
-nHHal
CH
C Hal
+B
n -nHHal
C
C
n
Реакцию дегидрогалогенирования обычно ведут в присутствии
растворов щелочей (B–) в этаноле с добавлением полярных
растворителей. При использовании тетрагидрофурана синтез идет
при комнатной температуре, что позволяет избежать протекания
побочных реакций.

Структура карбина

C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
К настоящему времени
установлено, что структуру
карбина образуют атомы
углерода, собранные в цепочки
двойными связями (β-карбин)
или чередующимися
одинарными и тройными
связями (α-карбин).
Полимерные цепочки имеют
химически активные концы и
изгибы с цепочечными
вакансиями, в местах которых
цепочки соединяются между
собой за счет перекрывания
р-орбиталей атомов углерода
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C

Свойства карбина:

полупроводник n-типа;
под действием света электропроводность
карбина сильно увеличивается;
карбин не утрачивает фотопроводимости даже
при температуре до 500 °C;
по величине теплоемкости аллотропные
формы углерода располагаются в ряд:
алмаз < графит < карбин, что согласуется с
жесткостью колеблющегося каркаса этих
систем;
средняя теплота сгорания карбина
значительно меньше по сравнению с графитом и
алмазом.

Карбин в природе

Новая аллотропная форма углерода была обнаружена и в
природе. В 1942 г. при анализе пород из Аризонского кратера был
обнаружен кристаллический белый порошок, который состоял
только из углерода.
Аризонский кратер

Карбин в природе

В 1967 г. советский геохимик Г.П.Вдовыкин сообщил об
обнаружении аналогичной кристаллической формы в
метеорите Новый Урей.
Метеорит Новый Урей

Применение карбина

Карбин уже нашел применение в электронике,
космонавтике, авиации и медицине. Перспективно его
применение в оптике, микроволновой и электрической
технологиях, в конструкциях источников тока и пр. Во всех
этих областях ключевое значение имеет высокая
стабильность материала.
С учетом высокой биологической совместимости и
нетоксичности карбина особенно важное значение
приобретает его применение в медицинских технологиях.

Карбин в медицине

Сладков с группой сотрудников разработал технологию волокна
«Витлан» с карбиновым покрытием, из которого были созданы
протезы кровеносных сосудов, прочных, эластичных, нетоксичных,
с высокими тромборезистивными свойствами.
Карбиноподобный углерод нашел применение при изготовлении
неотторгающихся прочных шовных нитей, для покрытия трущихся
поверхностей искусственных суставов, а совсем недавно его начали
применять и в офтальмологии. Перспективно его применение в
урологии и стоматологии.

Карбин отнимет у графена звание самого прочного материала, если и как только его научатся производить в значительном количестве. Об этом говорится в статье физика-теоретика Бориса Якобсона и его коллег, опубликованной на этой неделе.

Не так давно графен попал во все новости, став самым прочным материалом. За опыты с графеном в 2010 году была присуждена Нобелевская премия. Но, возможно, ученые синтезировали новый самый прочный материал, известный как карбин.

О свойствах карбина стало известно еще летом. Этот материал представляет собой цепь атомов углерода, соединенных либо последовательно двойными связями, либо чередованием тройной и одиночной связи. Это, в некотором роде, делает карбин одномерным материалом – в отличие от двухмерного графена или трехмерных полых карбоновых нанотрубок.

В новой статье говорится, что в случае производства в достаточном количестве, можно будет воспользоваться рядом уникальных свойств карбина. В частности, расчеты показали, что предел прочности нового материала может быть в два раза выше, чем этот показатель для графена. Кроме того, он в два раза тверже, чем графен, и в три раза – по сравнению с алмазом. Помимо этого, карбин имеет ярко выраженные полупроводниковые свойства и может выступать в качестве материала для устройств хранения энергии.

Но мало кто уже помнит, что карбин - называют ещё УГЛЕРОДОМ АЛЕКСЕЯ СЛАДКОВА.

В 1960 году карбин был синтезирован советским химиком А.М. Сладковым 1922–1982 в стенах Института элементоорганических соединений в Москве и названо им карбин . Ему было не изестно, что, обладая уникальными свойствами, это искусственно созданное вещество заинтересовало весь мир и началось его практическое использование в разных областях жизнедеятельности человека, например, в медицине и электронике. ‎В 1968 году американские ученые, А. Эль Гореси и Г. Донней, исследуя образцы метеоритного кратера (ФРГ, Бавария), деминерализовали их обработкой различными кислотами. В нерастворимом концентрате это был графит. Учёные обнаружили в нём вкрапления неизвестного вещества серебристо-белого цвета -углерода. Оптические свойства вещества абсолютно не были похожи на свойства природного алмаза или искусственно полученной его кристаллической модификации – лонсдейлита. Обнаруженное вещество оказалось новой аллотропной формой углерода (“белого углерода”), что было подтвердило исследованием его с помощью рентгенографии. Учёные пришли к выводу, что эта форма угреда образовалась из графита в результате падения метеорита под воздействием высокой температуры и давления.

Самое парадоксальное в этой истории то, что существование карбина, который в лаборатории А.М. Сладкова можно было увидеть, потрогать, провести с ним опыты, до обнаружения его в природе официально не признавалось. Точнее, осторожничали с его признанием, тем самым еще раз подтверждая, сколь все же сильны в науке консервативные проявления, сколь трудно доказывать ошибочность утверждений признанных авторитетов. Один из первых, кто решился бросить вызов авторитету предшественников, стал талантливый русский ученый Алексей Михайлович Сладков. Проведенная им в Институте элементоорганических соединений работа, которую отличали, как утверждают сотрудники его лаборатории И. Гольдинг и Н. Васнева, “удивительная тонкость и ясность замысла”, – окислительная поликонденсация ацетилена – привела к открытию новой линейной аллотропной формы углерода.

Будучи сыном известного русского ученого-химика репрессированного в тридцатых годах, профессора Московского химико-технологического института им. Д.И. Менделеева, научного руководителя крупнейшего Института пищевых продуктов и красителей (НИОПИК), А.М. Сладков не находил признания в то время. Он всячески уклонялся от общественных дел и не был в рядах КПСС из-за репрессированного отца.

Авторское свидетельство на способ получения карбина Комитетом по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР была зарегистрировано как открытие с приоритетом 1960 года лишь 7 декабря 1971 года. Т.е. спустя одиннадцать лет после серии успешных опытов. Потребовалось одиннадцать лет ожидания, чтобы сломить недоверие к открытию, опровергающему мировые авторитеты. Получив карбин, А.М.Сладков пришёл к мысли о множественности карбиновых форм углерода, о существовании большого количества основных углеродных полимеров. Последующие исследования ученых эту догадку подтвердили. Часто в научной литературе имеют место публикации, заявляющие о синтезе новой кристаллической формы или аллотропной модификации углерода.

В подверждении этому в 1985 году, например, было совершено открытие большого семейства сферообразных углеродных молекул, названных фуллеренами. Данное открытие дало новый толчок исследованиям во всем мире в области углерода и его аллотропных форм. Авторам очередного открытия – группе американских ученых – принесло в 1996 году Нобелевскую премию. Всё это не означает ли, что, будучи первооткрывателем этих новых форм углеродных молекул, российский ученый имеет все основания на право претендовать, больше того, получить за своё выдающееся открытие КАРБИНА Нобелевскую премию!?

На данный момент получение карбина остается крайне сложной задачей, поэтому ученые пока проводят эксперименты не с настоящим веществом, а прибегают к помощи квантово-механического моделирования на суперкомпьютерах. «В предыдущих работах… внимание было сосредоточено на каких-то отдельных его характеристиках, мы же задались целью охарактеризовать его сразу со всех сторон, то есть создать полную механическую модель материала», - говорит Артюхов.

Результаты такого моделирования показали, что карбин обладает уникально высокой жесткостью - его удельная прочность на килограмм массы составляет 1 миллион килоньютонов на метр. Это в два раза выше прочности нанотрубок и графена (0,45 миллиона килоньютонов) и почти в три раза прочнее алмаза - 0,35 миллиона килоньютонов). «Мы обнаружили и несколько других интересных явлений, например то, что у карбина можно «включать» крутильную жесткость путем присоединения определенных функциональных групп на концах», - сказал собеседник агентства.

Кроме того, Якобсон и его коллеги смогли доказать, что при растяжении карбиновой нити радикально меняются ее электрические свойства - она «превращается» из формы кумулена (который является проводником) в форму полиина (диэлектрик), то есть, натягивая нить карбина, можно выключать и включать проводимость.

Не космический лифт, но электроника

Пока технологии получения карбина крайне сложны. Самая длинная нить карбина - 6 нанометров - была получена в 2010 году учеными из Канады. Поэтому, по словам Артюхова, карбин может быть использован в качестве компонента различных сложных наносистем. «Он мог бы служить «нанотросом» или «наностержнем» (в зависимости от длины), а также проводящим или полупроводниковым «кабелем», - говорит ученый.

Несмотря на его уникальную механическую прочность, карбин вряд ли можно будет использовать для создания сверхпрочных макроскопических тросов, например для «космических лифтов».

«Дело в том, что прочность материала всегда определяется не самым сильным, а наоборот - самым слабым «звеном» в нем. В углеродных волокнах это - соединения между графитовыми листами, в композитах с нанотрубками - контакт между нанотрубкой и матрицей. И сколько ни улучшай свойства усиливающих элементов в системе, прочность её останется постоянной, если они плохо соединены друг с другом», - говорит Артюхов.

Зато карбин может пригодиться в электронике - в зависимости от натяжения у него резко меняются проводимость и оптический спектр поглощения. «Натяжением можно контролировать, к какой длине волн света материал максимально чувствителен. Это очень полезное свойство для оптоэлектронных приложений, в частности, в телекоммуникациях», - отметил ученый.

Карбин представляет собой мелкокристаллический порошок чёрного цвета (плотность 1,9÷2 г/см³), обладает полупроводниковыми свойствами. Получен в искусственных условиях из длинных цепочек атомов углерода , уложенных параллельно друг другу. Карбин - линейный полимер углерода. В молекуле карбина атомы углерода соединены в цепочки либо поочерёдно тройными и одинарными связями (полииновое строение), либо постоянно двойными связями (поликумуленовое строение). Это вещество впервые получено советскими химиками Ю.П.Кудрявцевым, А.М.Сладковым,В.И.Касаточкиным и В. В. Коршаком в начале 60-х гг в Академии наук СССР (ИНЭОС) . Карбин обладает полупроводниковыми свойствами, причём под воздействием света его проводимость сильно увеличивается. На этом свойстве основано первое практическое применение - в фотоэлементах .

Предыстория открытия

Вопрос о возможности существования форм углерода с sp-гибридизацией атомов неоднократно рассматривался теоретически. Ещё в 1885 году немецкий химик Адольф Байер пытался синтезировать цепочечный углерод из производных ацетилена ступенчатым методом. Однако попытка Байера получить полиин (соединение, содержащие в молекуле не менее трёх изолированных или сопряженных связей С≡С) оказалась неудачной, он получил углеводород , состоящий из четырёх молекул ацетилена, соединенных в цепочку, и оказавшийся чрезвычайно неустойчивым. Неустойчивость низших полиинов послужила Байеру основанием для создания теории напряжения, в которой он постулировал невозможность получения цепочечного углерода. Авторитет ученого охладил интерес исследователей к синтезу полиинов, и работы в этом направлении надолго прекратились.

Одномерная (линейная) форма углерода долгое время оставалась недостающим звеном в аллотропии углерода. Важным стимулом для возобновления работ в этой области явилось открытие в 1930-е годы представителей полиацетиленового ряда в природе. В некоторых растениях и низших грибах были обнаружены соединения полиинового ряда, содержащие до пяти сопряженных ацетиленовых группировок. Одними из первых, кто решился бросить вызов авторитету предшественников, стали химики лаборатории высокомолекулярных соединений ИНЭОС Алексей Михайлович Сладков, Юрий Павлович Кудрявцев . Проведённая ими работа привела к открытию новой линейной аллотропной формы углерода.

В 1959–1960 годах в лаборатории высокомолекулярных соединений ИНЭОС, возглавляемой академиком Коршаком, проводились систематические исследования реакции окислительного сочетания диацетиленовых соединений. Было установлено, что в присутствии солей двухвалентной меди эта реакция может быть проведена с любыми диацетиленовыми соединениями с образованием полимеров , элементарное звено которых сохраняет углеродный скелет исходного диацетилена. При этом сначала образуются полимерные полиацетилениды Cu(I). Этот вариант реакции окислительного сочетания был назван окислительной дегидрополиконденсацией. Ученые предположили, что в качестве мономера для такой поликонденсации можно взять и ацетилен. Действительно, при пропускании ацетилена в водно-аммиачный раствор соли Cu(II) быстро выпадал черный осадок. Именно этот путь привёл А.М.Сладкова, Ю.П.Кудрявцева, В.В.Коршака, и В.И.Касаточкина к открытию линейной формы углерода, которую назвали «карбин ».

По словам первооткрывателей карбина, самым сложным для них было определить, какими же связями соединены в цепочку углеродные атомы. Это могли быть чередующиеся одинарные и тройные связи (–С≡С–С≡С–), только двойные связи (=С=С=С=С=), или и те, и другие одновременно. Лишь через несколько лет удалось доказать, что в полученном карбине двойных связей нет. Подтверждением полиинового строения цепочек послужило образование щавелевой кислоты при озонировании карбина.

Однако теория допускала существование и углеродного линейного полимера только с двойными связями, который и был получен в 1968 году В.П.Непочатых: встречный синтез (восстановлением полимерного гликоля) привёл к образованию линейного полимера углерода с кумуленовыми связями, который назвали поликумуленом. Доказательством наличия двойных связей в полученном веществе стал тот факт, что при озонировании поликумулена получается только диоксид углерода .

Итак, были получены две формы линейного углерода: полииновая (–С≡С–) n , или α-карбин, и поликумуленовая (=С=С=) n , или β-карбин. Авторами открытия было проведено детальное исследование структуры карбина различными методами, изучены его термодинамические и электрофизические свойства.

Известно несколько сообщений о находках карбиносодержащих углеродных веществ, сделанных А.Г.Виттакером в цейлонском графите и графите различных штатов США , В.И.Касаточкиным в природном алмазе, Ф.Дж.Рейтингером в графите Шри-Ланки, Г.В.Вдовыкиным в метеорите .

Детальные способы получения, физические и химические свойства карбина и его применения описаны в ряде работ Ю.П.Кудрявцева, С.Е.Евсюкова, М.Б.Гусевой,В.П.Бабаева, Т.Г.Шумиловой .

Структура карбина

По мнению некоторых исследователей, однозначных и строгих доказательств индивидуальности карбина и его строения до сих пор не получено, другие же авторы, наоборот, считают, что такие доказательства имеются. Дискуссия по поводу существования карбина во многом обусловлена тем, что диагностика его имеет ряд технических сложностей, поскольку при использовании высокоэнергетических методов возможен переход карбина в другие формы углерода. К тому же представления о структуре карбина долгое время отличались несовершенством. Авторы открытия карбина предложили модель его кристаллической структуры в виде совокупности цепочек кумуленового или полиинового типа, упакованных в кристаллы за счет вандерваальсовых сил . Цепочки полагались прямолинейными, поскольку каждый атом углерода находится в состоянии sp-гибридизации.

Действительно, к настоящему времени установлено, что структуру карбина образуют атомы углерода, собранные в цепочки двойными связями (β-карбин) или чередующимися одинарными и тройными связями (α-карбин). Полимерные цепочки имеют химически активные концы (т. е. несут локализованный отрицательный заряд) и изгибы с цепочечными вакансиями, в местах которых цепочки соединяются между собой за счет перекрывания π-орбиталей атомов углерода. Важное значение для образования сшивок имеет присутствие таких примесей металлов, как железо , калий . Убедительное свидетельство наличия зигзагов в линейной углеродной цепочке было получено в теоретической работе Коршака: результаты его расчета хорошо согласуются с ИК-спектром карбина.

На основании результатов дальнейших исследований структуры кристаллического карбина была предложена модель его элементарной ячейки. Согласно этой модели элементарная ячейка карбина составлена параллельными цепочками углерода, имеющими зигзаги, благодаря которым ячейка оказывается двуслойной. Толщину одного слоя составляет цепочка из шести атомов углерода. В нижнем слое цепочки плотно упакованы и расположены в центре и по углам гексагона , тогда как в верхнем слое центральная цепочка отсутствует, а в образовавшейся вакансии могут располагаться атомы примеси. Возможно, что они являются Примечания

Научные открытия в изучении свойств углерода.

Научное открытие "Новая кристаллическая форма углерода – карбин".

Формула открытия: "Экспериментально установлено неизвестное ранее явление существования новой кристаллической формы углерода – карбина, характеризующейся, в отличие от алмаза и графита, цепочечным (линейным) строением углеродных макромолекул".
Авторы: В. И. Касаточкин, А. М. Сладков, Ю. П. Кудрявцев, В. В. Коршак.
Номер и дата приоритета: № 107 от 4 ноября 1960 г.

Описание открытия.
Углерод – уникальный элемент. Он образует бесчисленное множество соединений, служит отличным топливом и исходным сырьем для получения самых разных материалов и изделий из них. Благодаря своему строению он образует громадное число соединений только с водородом, а общее количество всевозможных химических соединений, содержащих углерод, в том числе и в клетках живых существ, превышает два миллиона.

Не сразу подобрали ключи к разгадке поведения углерода, имеющего определенные структуры цепочек атомов. Этому предшествовали десятилетия научных поисков. Долгое время были известны только две кристаллические формы углерода – алмаз и графит, у которых совершенно разные свойства. Алмаз – самое твердое из известных веществ на Земле – прозрачен, обладает характерными свойствами электрического изолятора. Графит – очень мягкий, непрозрачный, хорошо проводит ток.

Доктор химических наук В. И. Касаточкин из Института горючих ископаемых вместе с учеными Института элементоорганических соединений доктором химических наук А. М. Сладковым, кандидатом химических наук Ю. П. Кудрявцевым и членом-корреспондентом АН СССР В. В. Коршаком открыли явление существования новой кристаллической формы углерода, названной карбином. Его получили из ацетилена. Третья форма кристаллического углерода обладает полупроводниковыми свойствами и фотопроводимостью.

Карбин обнаружен и в естественном виде. Недавно в кратере Рис (Бавария), который образовался в результате падения метеорита, был обнаружен кристаллический углерод, по структуре близкий к карбину. Такой же углерод найден учеными Института геохимии Академии Наук СССР в метеорите Новый Урей. Эти факты свидетельствуют о том, что карбин весьма устойчив и образуется в специфических природных условиях. Изучение этих условий поможет развитию космохимии. Резкие различия в структуре и свойствах трех форм кристаллического углерода: алмаза, графита и карбина – связаны с тремя возможными разновидностями гибридной электронной структуры углеродных атомов и, следовательно, с различиями в типах межатомных связей.

Согласно теории переходных форм углерода сочетание неодинаковых гибридных разновидностей атомов в единой полимерной структуре порождает множество аморфных форм этого вещества. Углеродное стекло – типичный пример аморфного углерода, в котором сочетаются все три вида гибридных атомов с тремя типами связей – алмазных, графитовых и карбиновых. Число сочетаний гибридных атомов в разных соотношениях очень велико. Вот почему сейчас появляются все новые углеродные материалы с разнообразными свойствами. Основа этих материалов – аморфный углерод.

Внимание к этим удивительным материалам во всем мире с каждым годом возрастает. Создаются крупные специализированные научные центры. Упорно ведутся поиски новых углеродных материалов. Необыкновенная легкость в сочетании с жаростойкостью, устойчивостью против агрессивных химических сред, неспособностью намагничиваться, несомненно, позволит этим веществам уже в ближайшее время занять ведущее положение среди других конструкционных материалов в прогрессивных областях науки.

«Карбин» — это материал, созданный из атомов углерода, которые определённым путём собрали в цепочку. Созданная в лаборатории новая форма углерода – «Карбин», который можно было бы пощупать руками, учёные долго не признавали. Пока не обнаружили его в природе.

Карбин – наноматериал будущего

Учёные впервые обнаружили «Карбин» в кусочках некоторых метеоритов, только после этого он был признан как существующий материал.

После длительных экспериментов «Карбин» синтезировали в лаборатории, но это было такое мизерное количество, что основные свойства пришлось определять математическим методом.

Рассчитали, что прочность «Карбина» почти в 2 раза выше прочности «Графена» и выяснили, что молекулы «Карбина» не растягиваются, но при этом не теряют гибкости. Это химически неактивный материал. Добавляя молекулы определённых веществ к «Карбину» можно получать материалы совершенно с разными свойствами.

В данное время физические и химические свойства «Карбина» уже хорошо изучены. Начинается создание материалов с применением «Карбина» в промышленных объёмах, прочность которых в два раза прочнее «Графена». Эти материалы обладают хорошей адгезией и химически неактивны.

«Карбин» как и «Графен» имеет толщину в 1 атом. Это означает, что площадь поверхности по отношению к массе очень велика. А значит, его можно использовать при изготовлении аккумуляторных батарей и супперконденсаторов.

Кроме того, «Карбин» обладает целым рядом других свойств, позволяющих использовать его в электронике и медицине.

На основе электронных свойств учёные строят датчики газа, света и наличия жизни. Институт продвинутых технологий Samsung работает над созданием гибкого дисплея, транзисторов и устройств хранения данных.

«Карбин» обладает высокой биологической совместимостью, поэтому его широко стали применять в медицине. С использованием «Карбина» были созданы протезы сосудов, шовные нити, покрытия для трущихся суставов. Его уже применяют в офтальмологии, урологии и стоматологии.

»