ФОРУМ – самый скользкий, народный и фундаментальный

Утро. Низко, над самым мостом через Золотой Рог, висит красное солнце. Красивое, круглое, смотреть на него через дымку легко и приятно. Еду на работу. Работает радио:

– …всё, что говорил разработчик – правда. Я пятнадцать лет применяю ФОРУМ на разных, чаще – не новых автомобилях и подтверждаю, что с ним двигатель работает тише и лучше, а зимой заводится легче и расход топлива меньше. Я каждый день наезжаю не меньше двухсот километров и утверждаю, что ФОРУМ двигателю помогает!...

Звоню Александру Константиновичу ЦВЕТНИКОВУ:

– Добрый день Александр. Услышал сейчас на радио «Лемма» окончание интервью с вами. Расскажите, пожалуйста, для «Дальневосточного учёного» о ФОРУМЕ, ХИТах и последних фторных новостях… 

…Разговор продолжается за чашечкой крепчайшего кофе у старшего научного сотрудника, кандидата химических наук А.К. Цветникова в лаборатории химии фторидных материалов Института химии ДВО РАН.

 А.К. Цветников

– Александр, судя по сегодняшнему эфиру, «народная тропа» к ФОРУМу не зарастает?

– Люди, звонившие в студию, в своём большинстве не знакомы с такими терминами как «нанодисперсный», «фторполимер» или «катодный материал». Они рассказывали о собственном опыте использования нашей добавки, высказывая, по сути, интегральную оценку её эффективности. Использование ФОРУМа при сезонной замене масла стало для них рутинной процедурой, подобно покупке привычного сорта хлеба в магазине, а столь высокий уровень доверия для меня много значит.

Если кому-то из читателей интересен механизм действия ФОРУМа, то могу сказать следующее. При добавлении в автомобильные масла и смазки, добавка расходится в условиях работающего двигателя по всей системе. Частицы действующего компонента, попадая в узлы трения, прочно связываются с поверхностью металла, заполняют все нанотрещины и микронеровности плотным покрытием, особенно в местах, подверженных интенсивному износу. Это покрытие, устойчивое к высоким нагрузкам, увеличивает уплотнение деталей, приводит к резкому уменьшению коэффициента трения и сохраняется даже при полном отсутствии масла или смазки на протяжении длительного времени.

– Получается, что ФОРУМ по праву носит звание «народный продукт». А помимо «простых» водителей кто его использует?

– В январе с триумфом вернулись из Малайзии наши раллийные гонщики. Вот уже пятнадцать лет под Новый год там собираются на экстремальные гонки в джунглях «Rainforest Challange» джиперы со всего мира. В этот раз впервые российские экипажи заняли две из трёх ступенек пьедестала почёта. Гонщики из Владивостока завоевали первое и третье места. Конечно, мастерство водителей, техническое состояние автомобилей, удача и ещё много факторов сложились благоприятным образом. Но и ФОРУМ среди них присутствовал!

Могу сказать, что ведущие владивостокские спортсмены много лет пользуются ФОРУМом. Не стал исключением и этот год. Первое место на соревнованиях Дальневосточного федерального округа по авторалли заняли спортсмены, использовавшие нашу добавку.

– Здорово! А как армия? Всё просчитывает, как отразится применение ФОРУМа в армейских двигателях на обороноспособности страны?

– Ирония здесь не уместна. Технология ФОРУМ выиграла конкурс Министерства обороны России на разработку высокотемпературной антифрикционной противоизносной добавки к маслам для новой военной техники. Наша добавка была допущена к применению в двигателях и агрегатах трансмиссии АБШ «КАМАЗ», поставляемых для федеральной военной техники.

Случившийся в 2008 году кризис, а затем последовавшее реформирование армии поломали все планы. Но сейчас, с приходом нового руководства, появилась надежда на изменение ситуации.

– Можно сказать, что ФОРУМ заслужил не только широкую народную поддержку автовладельцев, но также и одобрение специалистов?

– Конечно. Он продолжает подтверждать свои высокие потребительские качества. Например, на 13-м международном форуме и выставке «Высокие технологии 21-го века» в Москве, мы получили золотую медаль за проект «Нанодисперсный политетрафторэтилен ФОРУМ и энерго-ресурсосберегающая товарная продукция на его основе». 

– Александр, напомните нашим читателям, как вам с коллегами удалось нанести самый скользкий в мире материал на не подходящие для этого поверхности?

– Нанодисперсный порошок ФОРУМ – это не фторопласт или тефлон. Все перечисленные материалы имеют в своей основе молекулу политетрафторэтилена (ПТФЭ). Но принципиально разные технологии их получения определяют разницу в строении и ряде физико-химических свойств, поэтому продукция, созданная на их основе – разная.

Технология, разработанная в Институте химии ДВО РАН, в отличие от аналогов, позволяет получать уникально мелкие частицы порошка ФОРУМ, размером от несколько нанометров до 1 мкм, состоящие из пакета нанопленок.

Но в отличие от родственных ему полимеров, которые на поверхность металла невозможно нанести без специальной обработки, а в условиях двигателя до нас – никому так и не удалось сделать, «ФОРУМ» наносится с легкостью. Всё дело в том, что мы обнаружили ранее неизвестное явление формирования в газовой фазе наноплёнок политетрафторэтилена при термодеструкции обычного фторопласта. Микропакеты в форме шариков (бутонов) размером около микрона доставляются в зону трения и распадаются под механическим воздействием на нанопленки, которые заполняют неоднородности рельефа поверхности соответствующего размера. Благодаря наноэффекту, политетрафторэтиленовые покрытия создаются на любых поверхностях. В этом их принципиальное отличие от покрытий на тефлоновых кастрюльках и прочих сковородках. 

Последние покрытия, конечно, родственны образованным ФОРУМом, но если изучить их строение, то окажется, что длины углеродных цепочек в обоих случаях существенно различаются. А разница в длине в данном случае имеет большое значение. Наглядный пример значения длины углеродной цепи можно наблюдать в ряду алканов, где соседствуют внешне такие разные парафин с бензином. 

– Практическое применение материала великолепное, лучше и желать не приходится. А как обстоят дела с исследованием строения, свойств, с публикациями по данной тематике?

– Нормально обстоят дела. Например, индивидуальность структуры порошка ПТФЭ ФОРУМ зарегистрирована, подтверждена статьёй в международном журнале «Powder Diffraction» и международным сертификатом. А недавно наш доклад «Separation method. Physicochemical and functional study of the thermal fraction of PTFE Forum» на конференции (First Indian International Symposium on Fluorine Chemistry) в Нью-Дели (Индия) был отмечен как лучший. Доклад получился и в самом деле хорошим, поскольку в нём был представлен новый метод получения нанодисперного фторполимера, результаты его исследований, испытаний и, собственно, сам товарный продукт, успешно реализуемый на рынке.

– В вашем отчёте написано: «Проведено исследование взаимодействия природного полимера гидролизного лигнина (ГЛ) с перфторированными непредельными газообразными продуктами термодеструкции политетрафторэтилена и проведено изучение методами ЭСМ, энергодисперсионной рентгеновской флуоресцентной спектроскопии, РЭС и ИК- спектроскопии полученных соединений с целью создания новых энергоемких катодных материалов для литиевых химических источников тока (ЛХИТ). Установлено влияние функциональных групп и сопряженных связей в ГЛ на степень фторирования, химическую и электрохимическую активность и энергоемкость вновь полученных катодных материалов. Устанавливаются взаимосвязи между концентрацией фтора, температурой, давлением в реакторе и химическим составом поверхности, ее строением и электрохимической активностью катодов для ЛХИТ на основе полученных материалов. Возможность использования гидролизного лигнина в качестве катодного материала для первичных литиевых источников тока показана впервые. Впервые проведено фторирование гидролизного лигнина тетрафторэтиленом и получены производные лигнина с фенилпропановой группировкой состава C₉H₁₁O₅F с целью увеличения энергетических характеристик катодных материалов для литиевых химических источников тока. Методом рентгенофотоэлектронной спектроскопии исследован химический состав лигнина и его фторированных производных, полученных при различных условиях синтеза. На основании анализа состава продуктов электрохимической реакции в системе Li/C₉H₁₂O₅ сделаны предположения о возможных токообразующих реакциях в системе литий/гидролизный лигнин. Создана технология разделения температурных фракций политетрафторэтилена ФОРУМ с целью получения нанодисперсных катодных материалов для литиевых химических источников тока, лыжных смазок, антипригарных и антинакипных покрытий и компонентов композиционных материалов».

– Александр, а во фторировании лигнина действительно есть смысл?

– А почему бы нет? Вполне подходящий вариант. Начнем по порядку. После гидролиза древесины и извлечения целлюлозы, в отходах остаётся лигнин – полимер, пронизывающий клеточные оболочки подобно арматуре, скрепляющей железобетон. По внешнему виду (и составу) он напоминает труху из сгнившего пня. При этом лигнин может служить исходным сырьем для многих полезных продуктов. Например, как добавка в топливные брикеты, наполнитель полимерных изделий, в производстве удобрений, уксусной и щавелевой кислот и так далее. К сожалению, в настоящее время экономически выгоднее оставлять его на свалках лесохимических производств. И он там лежит, образуя отвалы ёмкостью в миллионы тонн.

Вот мы и решили воспользоваться этим практически «дармовым» сырьём для производства катодных материалов. Отмыли от песка, железа, прочих примесей, профторировали газообразным фтором и получили неплохой результат. 

– Вы использовали газообразный фтор. Значит, генератор фтора уже работает?

– Да, конечно. В нашей лаборатории запущен и устойчиво работает генератор фтора. Он позволяет получать фтор безопасно, самой высокой в России (99,95%) чистоты и с минимальным вредным воздействием на окружающую среду, поскольку важную часть установки составляет аппарат, утилизирующий отходы генератора фтора.

Интересно, что в качестве катодного материала лигнин заработал даже без фторирования. Он хорошо «смотрится» в сравнении с другими материалами в частности потому, что исходное сырье легкодоступно в огромных количествах и по совсем низким ценам. Для одноразового источника такие достоинства весьма важны. К тому же, после использования этот материал гораздо проще прочих утилизировать, поскольку он состоит преимущественно из углерода, в нём нет вредных веществ, как во многих других источниках. 

– Результаты докладывали? Как специалисты отнеслись ко всему, что вы «натворили» с лигнином?

– Да, нормально отнеслись. Этим летом, например, в Париже на 17-м Европейском симпозиуме по химии фтора я представил доклад: «Synthesis, structure, physical and chemical properties and potential applications of fluorinated lignin». Кстати, там наш доклад был отмечен дипломом третьей степени. Вручение проводил мэр 5 округа Парижа в здании мэрии недалеко от Пантеона, где похоронены выдающиеся французы, чьи имена вписаны в историю не только Франции, но и всего мира. Это соседство придало дополнительную торжественность мероприятию. Не скрою, было очень приятно получить награду именно в этом районе Парижа, где в 1886 году французский химик Анри Муассан впервые открыл фтор, за что впоследствии был награждён Нобелевской премией.

– А доклады других наших соотечественников?

– Имели место быть, но не награждались.

– Стало быть, ваше направление исследований актуально?

– Как видите.

В 1906 году Нобелевский комитет по химии обсуждал кандидатуру Дмитрия Ивановича Менделеева, одного из величайших химиков XIX века открывшего, в частности, периодический закон химических элементов – один из фундаментальных законов мироздания и, в качестве альтернативной, кандидатуру Муассана. Мнения шведских академиков разделились. Все, безусловно, признавали, что как ученый Менделеев стоит несравненно выше. Его открытие, однако, было сделано на несколько десятилетий ранее. Из десяти членов химической секции Шведской академии четыре проголосовали за Менделеева, пять за Муассана и один воздержался.

Можно скептически относиться к системам научного цитирования. Но практика показывает, что у наших учёных есть серьезные достижения и, соответственно, повод для гордости. Товарищи учёные, доценты с кандидатами, давайте чаще информировать общество о своей работе. Это было нужно всегда, а в период реформирования без этого просто нельзя обойтись!

Александр КУЛИКОВ