Академик РАН рассказал универсантам о материале будущего

В юбилейный для Российского химического общества год, спустя 150 лет со дня его основания в Санкт-Петербургском университете состоялось 74-е Менделеевское чтение. С докладом «Силиконы. От порядка к хаосу и обратно» выступил академик РАН Азиз Музафаров.

Ежегодно с 1941 года в Университете ведущие отечественные ученые представляют сообщения по темам, затрагивающим химию и смежные с ней науки. «Менделеевские чтения за все время их проведения слушали уже три поколения химиков. Это история не только Санкт-Петербургского университета, но и химии в целом, — сообщил профессор СПбГУ Вадим Кукушкин, открывая собрание. — Звание и титул докладчика не имеют значения, определяющим фактором является его вклад в науку. Поэтому среди 73 предыдущих чтецов были представлены ученые всех званий и степеней — от профессоров до нобелевских лауреатов, президентов РАН и министров».

В этом году право выступления получил специалист в области химии полимеров академик Азиз Музафаров. В начале чтения докладчик отметил, что несмотря на то, что силиконы по своей структуре хаотичны, их генетическая связь с кварцем хорошо прослеживается.

Именно кремнезем — крупнозернистый кварцевый песок — является наиболее подходящим материалом для производства силиконов, поэтому они близки по химическому составу и природе связей.

Как небольшие добавки в кварце приводят к получению новых минералов, так и небольшие модификации в силиконах позволяют получить совершенно новый продукт, чем и объясняется их разнообразие. «Сейчас на всех есть следы шампуня, содержащего силиконы, а в нашей одежде есть ткани с силиконовыми мягчителями, — рассказал Азиз Мансурович. — Они присутствуют везде, но в мизерных количествах, поскольку обладают важным свойством концентрироваться на поверхностях и определять их свойства. Одна из наиболее упорядоченных структур в мире — это кварц, и, поскольку силиконы берут от него начало, кажется логичным, что они тоже должны стремиться к порядку».

Общемировое признание в качестве «отца» химии силиконов получил советский ученый Кузьма Андрианов. Несмотря на то, что изучением свойств соединений кремния занимались многие исследователи, именно он в 1937 году положил начало их практическому использованию. А чуть позже они были применены для пропитки подвесных баков самолетов, сделавших возможными более длительные перелеты без дозаправки.

Кузьма Андрианович был не просто выдающимся ученым, а системным организатором науки. Он оставил после себя серию научных лабораторий, работавших не только в академической, но и прикладной направленности, а также имел непосредственное отношение к строительству заводов.

Академик Азиз Музафаров

«Благодаря академику Андрианову в СССР был создан полный технологический цикл производства силиконов, начиная от элементарного кремния и заканчивая основной палитрой силиконовых материалов и полупродуктов. Благодаря этому Советский Союз входил в четверку высокоразвитых стран, которые могли себе позволить производство силиконов для нужд авиации и ракетостроения, электротехники и строительства» — сказал Азиз Музафаров.

Докладчик пояснил, что технологиями в этой области никто не делился и хотя прямой синтез активно применялся в Великобритании и США, в России его пришлось изобрести заново. Своего апогея развитие силиконов в СССР достигло ко второй половине 80-х годов прошлого столетия. В настоящее время ситуация зеркально изменилась: после перестройки промышленное производство мономеров резко сократилось, и из полного обеспечения силиконами Россия попала в положение импортера. К счастью, научный потенциал, а это сотни ученых, работающих в данной области, сохранился и продолжает развиваться. «Как наследники академика Андрианова мы считаем своим долгом обеспечить возрождение силиконового комплекса страны на новых научных основах», — сказал Азиз Музафаров.

Современная технология производства хлорсиланов — основных мономеров производства силиконов сложна и экологически опасна. Значит, новые технологии должны быть «зелеными». Это даст мощный импульс дальнейшему распространению силиконов в технике и быту. Другая причина заключается в том, что силиконы — одни из немногих полимеров, пригодных для полной переработки в исходное сырье. При определенной обработке из обрезков силиконовой резины получается жидкость, а впоследствии — исходные мономеры и наполнитель, то есть те самые исходные вещества из которых силиконовую резину произвели. Также можно не разделять силиконовые компоненты, а превратить их в герметик или изготовить силиконовое масло, а остаток использовать для облагораживания почв — эффективность его применения для рекультивации уже доказана.

Силиконы являются чрезвычайно перспективным соединением, объяснил Азиз Мансурович, а избавившись от хлорного цикла в процессе синтеза, химики смогут вывести их выпуск на новый уровень. Первое поколение производства силиконов включало в себя пионерские работы академика Андрианова по магнийорганическому синтезу силиконовых мономеров. В рамках второго, использующего прямой синтез, работают все современные производства силиконовой продукции в мире. В настоящее время перед учеными стоит задача перейти к производствам следующих поколений: в рамках третьего появится возможность работать с восстановленным кремнием, а в четвертом — уже просто с песком. «Это не фантазии, подобные работы уже есть. Пока они не покрывают всего спектра необходимых продуктов, но осуществимость этого подхода и наличие производств, работающих в рамках третьего поколения, должны нас настраивать на оптимистичный лад, — отметил докладчик. — Мы идем правильной дорогой и сможем вывести производство силиконов на новую экологически чистую технологическую платформу. Наш девиз: больше силиконов — чище планета!»