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.
