Шунгіт - унікальний природний нанотехнологічний матеріал
шунгіт - Унікальний природний матеріал. Він незвичайний за походженням, структурою входить до його складу вуглецю і структурі самих порід.
Шунгітовий вуглець - це скам`яніла найдавніша нафту, або аморфний, некрісталлізірующійся, фулереноподобні (тобто містить певні регулярні структури, див. Нижче) вуглець. Його вміст у породі близько 30%, а 70% складають силікатні мінерали - кварц, слюди. Крім вуглецю до складу шунгита входять також SiO2 (57,0%), TiO2 (0,2%), Al2O3 (4,0%), FeO (2,5%), MgO (1,2%), К2О (1,5%), S (1,2%).
Історія відкриття шунгита незвичайна. Шунгіт отримав свою назву в 1887 році від селища Шуньга в Карелії, розташованому на березі Онезького озера. Спочатку вчені думали використовувати цей загадковий мінерал як протівогарное покриття при виробництві чавуну, як шихту при виплавці феросплавів, карбіду, як наповнювач гуми.
Цілющі властивості шунгита відомі давно. У 1714 році Петро I заснував в тутешніх краях курорт, який отримав назву «Марціальні води». Вважається, що свою назву, присвячене богу війни Марсу, курорт отримав тому, що на водах лікувалися поранені і хворі солдати Петра.
Дізнавшись про унікальні антисептичних властивостях, яким володів камінь, Петро нібито наказав кожному з cвоіх солдат носити шматочок шунгита (в ті часи він називався аспідним каменем) в похідних ранцях. Опускаючи в казанки з водою шматочки каменю, солдати отримували свіжу, знезаражену воду.
У 1717-1719 рр. вивченням складу Марціальні вод за дорученням Петра I займалися лейб-медики Р. Арескін і Л. Блюментрост, які визнали води корисними для лікування ряду захворювань. Видається Указ про відкриття «Марциальних вод» і «Правила дохтурскіх, як при оних водах надходити».
У ці ж роки була опублікована стаття «Справжні дізнання про дії марціальної Кончезерского води», в якій міститься дев`ять коротких описів захворювань з їх наслідками після лікування марціальної водами. У двадцятих роках XVIII століття Петро I неодноразово лікувався на «Марциальних водах». Для царя і його сім`ї на курорті були побудовані палаци, які, проте, швидко прийшли в запустіння після смерті імператора. Припинив своє існування і курорт «Марціальні води».
Через десятиліття, в середині XVIII століття Єлизавета Петрівна намагалася відродити перший російський курорт. Однак посланий в Олонецкий край лейб-медик Бугаєв повернувся до імператриці з висновком, що вода з місцевих джерел не володіє ніякої цілющою силою. Історики стверджують, що це дослідження проводилося, як тепер кажуть, «на замовлення», і результати були підтасовані на користь імпортерів, які ввозили в той час дорогу мінеральну воду з-за кордону. В результаті діяльність курорту була припинена більш ніж на півтора століття. Більшість будівель і палаців розібрано. І тільки в 1910 році на честь святкування 300-річчя дому Романових на місці «Царевненого ключа» був побудований зруб.
Офіційний занепад курорту не вплинув на місцевих жителів, вони продовжували користуватися цілющою водою його джерел. Періодично зростав інтерес до них і вчених. Так в одній із праць початку минулого століття, присвяченому лікувальних вод, грязям і морським купанням в Росії і за кордоном, детально характеризуються води марціальної родовища і сказано, що за багатьма параметрами вони значно перевершували води всесвітньо відомих курортів Марієнбаді.
Нове життя курорт отримав в 30 роки XX століття, завдяки діяльності С. А. Вишневського. Він організував експедицію по вивченню Марціальні вод, результати якої підтвердили їх унікальні цілющі властивості. Однак в той час відновлення курорту перешкодила війна, і воно відновилося лише в 1960 році.
Фільтри для очищення води на основі шунгита стали виготовляти порівняно недавно - в 1991 році. Вода, пропущена через шунгітовий фільтр, має загальний оздоровчий вплив на організм, видаляє роздратування, свербіння, висипу, відновлює блиск волосся, ефективна при вегето-судинної дистонії, при захворюваннях шлунково-кишкового тракту, каменях у нирках.
Використання шунгита в лікувальних цілях
Перелік захворювань, для профілактики і лікування яких показана шунгітовая вода:
Вода, настояна на шунгіт, стає не просто чистою питною водою, але і молекулярно-колоїдним розчином гідратованих фулеренів, які відносяться до нового покоління лікарських і профілактичних засобів з багатоплановою дією на організм.
Одним із прикладів такого впливу є антигістамінний ефект, який чинить шунгітовая вода. Встановлено, що при її вживанні рівень гістаміну в крові, який відіграє велику роль у розвитку більшості алергічних захворювань, помітно знижується.
В одному з російських дитячих антиаллергических санаторіїв &ldquo-Чайка&rdquo- в 1993 р шунгітовая вода використовувалася для приготування їжі, інгаляцій і ванн. Коефіцієнт одужання дітей, які пройшли таке лікування, виявився дуже високим і через деякий час у дітей, що страждають на бронхіальну астму, харчовою алергією, гастритами і ентероколітами, було відзначено поліпшення. Згодом в санаторії досягли стовідсоткового виліковності астми у дітей, які для інгаляцій використовували шунгитову воду високої концентрації. Вода з-під шунгітових фільтрів попереджає інфекційні захворювання та гепатити. У дитячому санаторії з тих пір, як там стали використовувати шунгітовие фільтри, не було зареєстровано жодного випадку подібних інфекцій.
Позитивні відгуки про властивості шунгітовой води були отримані з багатьох медичних установ країни. Причому, воду там вживали не тільки всередину. Виявилося, що шунгітовие ванни і обливання шунгітовой водою благотворно позначаються на стані шкіри і волосся людини. Слід зазначити, що воду з-під фільтрів у всіх випадках її застосування для пиття, приготування їжі та відварів кип`ятили. Звідси можна зробити висновок, що основні цілющі властивості шунгітовой води після кип`ятіння зберігаються. Хоча не кип`ячена вода смачніше і приємніше на смак.
Використання шунгітовой води в косметичних цілях
Щоденне умивання шунгітовой водою розгладжує шкіру, підвищує її еластичність, надає їй здорового вигляду. Ця проста процедура при регулярному її проведенні може допомогти позбутися вугрів і запалень, знімає лущення, почервоніння. Регулярне ополіскування цією водою волосся надає їм блиск і шовковистість, а також скорочує їх випадання, зміцнює коріння, позбавляє від лупи.
Ефективність лікування захворювань шкіри шунгітовой водою (екзема, нейродерміт, псоріаз, трофічна виразка):
| стійке поліпшення | 68% |
| Без змін | 11% |
| погіршення | 0% |
Шунгітовая паста для догляду за шкірою є суспензія тонко подрібненого мінералу шунгита в воді, яка пройшла доочистку через фільтр. За зовнішнім виглядом паста має сметанообразную консистенцію чорного кольору, без запаху. При зберіганні відбувається її розшарування, внаслідок чого перед вживанням її необхідно ретельно переміщати. Паста має прогріває ефектом при аплікаціях на тривалий час, внаслідок чого поліпшується мікроциркуляція крові та як результат - покращується трофіка тканин.
Компреси і полоскання з шунгітовой води
Для того щоб зробити компрес, досить намочити марлю в шунгітовой воді і прикласти її на хворе місце на 1,5-2 години. Компреси допомагають прискорити загоєння ран, порізів, мозолів, саден, сприяють швидкому загоєнню опіків. За допомогою таких компресів виліковуються артрити, артрози, варикозне розширення вен.
Як полоскання досить використовувати злегка підігріту, але не кип`ячену воду, настояну на шунгіт протягом трьох діб. Такі полоскання корисні при захворюваннях горла, застуді, запаленні ясен, стоматиті, тонзиліт.
Шунгітовие ванни дуже корисні і для поліпшення загального самопочуття: знімають стомлюваність, підвищують працездатність, заряджають енергією, покращують кровообіг. У приготуванні шунгітових ванн є свої особливості: мінерал або його гранули поміщаються в матерчатий мішечок, а потім мішечок опускається в ванну на 10 хвилин.
Відео: Керівництво «Ямал СПГ» і «РТЕС ВОЛОДИМИР» підписали договір про постачання теплоізоляційного матеріалу
Приготування Шунгітную води
Вміщені в упаковці камінці шунгита попередньо промивають холодною водою, потім висипають в 3-літрову скляну банку або в емальований посуд, після чого заливають водопровідну воду в кількості 3 л. Наполягати воду на шунгіт слід протягом 2 діб. Потім її потрібно акуратно (без збовтування) злити в витратну ємність для використання, залишаючи на дні шар води об`ємом 0,5 л. Вода в цьому шарі містить забруднюючі домішки, тому її слід профільтрувати через кілька шарів марлі і також використовувати.
Вживання шунгітовой води
Хоча вживання шунгітовой води практично не має протипоказань і показано для профілактики багатьох захворювань, перш ніж почати її пити людям, які мають численні проблеми зі здоров`ям, по можливості краще порадитися з лікарем, який знайомий з дією цього мінералу.
Побічних явищ при лікуванні шунгітовой водою не виявлено. Використання Шунгітную води не є показанням для відміни інших лікарських засобів. Чи не токсична, при попаданні на слизову не викликає роздратування.
Застосування і дозування при шкірних захворюваннях:
Якщо лікар не призначив іншого режиму лікування, то шунгітовий порошок, попередньо ретельно перемішується з водою (до сметаноподібної консистенції), наноситься рівним, тонким шаром (0,5-1 мм) на уражену поверхню. На пасту накладається поліетилен і зверху тепла, м`яка тканина. Тривалість аплікації становить від 30 хв до 1,5-2 годин. Паста змивається теплою водою і при необхідності обробляється ватним тампоном, змоченим в оливковій олії.
Протипоказання
Але є і протипоказання при лікуванні шунгітовой водою. Це - злоякісні і доброякісні новоутворення, серцево судинні та хронічні запальні захворювання у фазі загострення, схильність до тромбозів.
Увага! Як відрізнити справжній шунгіт від підробки?
Унікальні властивості шунгита відомі досить давно. Не секрет, що недобросовісні підприємці часто видають за шунгіт зовсім інші кам`яні породи, схожі за кольором і структурі на шунгіт. Останнім часом у недобросовісних виробників почастішали випадки продажу під маркою шунгіт шунгизита, - матеріалу, зовні схожого, а за властивостями нічим не схожого на шунгіт. Ціна на нього набагато нижче, але зміст всіх компонентів, в тому числі вуглець (в структурі фулеренів) в шунгізіт в кілька разів менше (менше 10%), ніж в шунгіт (від 26% і вище).
Відрізнити підробку від оригіналу на перший погляд складно навіть фахівцеві. Існує один простий, але найнадійніший спосіб відрізнити справжній шунгіт. Справжній шунгіт можна дуже легко відрізнити від підробки, а також від шунгітового сланцю завдяки наявності властивості електропровідності. Електропровідність - вкрай рідкісне явище в кам`яних породах. У звичайних умовах досить мати звичайну батарейку, лампочку від кишенькового ліхтаря і два дроти. З`єднайте послідовно лампочку і батарейку, доторкніться двома проводками до будь-якого виробу з шунгита - лампочка загориться. Якщо немає - то ви придбали підробку.
Вчені пояснюють унікальні властивості шунгита його незвичайною структурою. Шунгітовий вуглець утворює в породі матрицю, в якій рівномірно розподілені дисперсні силікати із середнім розміром близько 1 мкм. Властивості шунгітовой породи визначаються двома факторами: по-перше, властивостями шунгітового вуглецю, по-друге, структурою породи, взаємовідносинами вуглецю і силікатів.
В кінці двадцятого століття вчені частково пояснили причини цілющої дії шунгита. Цей мінерал в основному складається з вуглецю, значна частина якого дуже нагадує молекули сферичної форми - фулерени.
Фулерени - особлива форма вуглецю, яка спочатку була відкрита в наукових лабораторіях при спробі моделювати процеси, що відбуваються в космосі, а пізніше виявлена в земній корі.
До недавнього часу вважалося, що вуглець має тільки три форми існування - алмаз, графіт і карбін. Ці речовини відрізняються своєю будовою. Кожен атом вуглецю в структурі алмазу розташований в центрі тетраедра, вершинами якого служать чотири найближчих атома. Така структура визначає властивості алмазу як самого твердого речовини, відомого на Землі.
Атоми вуглецю в кристалічній структурі графіту формують шестикутні кільця, що утворюють, в свою чергу, міцну і стабільну сітку, схожу на бджолині стільники. Сітки розташовуються один над одним шарами, які слабо пов`язані між собою. Така структура визначає специфічні властивості графіту: низьку твердість і здатність легко розшаровуватися на дрібні лусочки.
На противагу алмазу, графіту і карбін, фулерен є новою формою вуглецю. Унікальність фулерену в тому, що молекула С60 містить фрагменти з п`ятикратної симетрією (Пентагону), які заборонені природою для неорганічних сполук. Молекула фулерену є органічною молекулою, а кристал, утворений такими молекулами (фуллерит) - це молекулярний кристал, який є сполучною ланкою між органічним і неорганічним речовиною.
Фулерени в складі шунгита
У фулеренів плоска сітка шестикутників - графітова сітка згорнута і зшита в замкнуту сферу. При цьому частина шестикутників перетворюється в п`ятикутник. Природою задана чітка послідовність цього з`єднання - кожен шестикутник межує з трьома шестикутниками і трьома п`ятикутниками, а кожен п`ятикутник межує тільки з шестикутниками. Атоми вуглецю, що утворюють сферу, пов`язані між собою сильним зв`язком.
Утворюється структура - усічений ікосаедр, який має 10 осей симетрії третього порядку, 6 осей симетрії п`ятого порядку. Кожна вершина цієї фігури має трьох найближчих сусідів. Кожен шестикутник межує з трьома шестикутниками і трьома п`ятикутниками, а кожен п`ятикутник межує тільки з шестикутниками. Кожен атом вуглецю в молекулі C60 знаходиться в вершинах двох шестикутників і одного п`ятикутника і принципово не відрізняється від інших атомів вуглецю. Атоми вуглецю, що утворюють сферу, пов`язані між собою сильної ковалентного зв`язком. Товщина сферичної оболонки 0,1 нм, радіус молекули С60 - 0,357 нм. Довжина зв`язку С-С в п`ятикутнику - 0,143 нм, в шестикутнику - 0,139 нм. Молекули вищих фулеренів С70 З74, З76, З84 , З164, З192, З216 також мають форму замкнутої поверхні. Фулерени з n lt; 60 виявилися нестійкими, хоча з чисто топологічних міркувань найменшим можливим фулереном є правильний додекаедр З20. При цьому кристал фуллерита має щільність 1,7 г / см3, що значно менше щільності графіту (2,3 г / см3) І алмазу (3,5 г / см3).
Відео: Штучна деревина - будівельний матеріал з майбутнього
Завдяки своєму сетчато-кулястому будовою фулерени виявилися ідеальними наповнювачами і ідеальної мастилом. Вони катаються, немов кульки розміром з молекулу, між поверхнями, що труться. Комбінуючи всередині вуглецевих куль різні атоми і молекули, можна створювати найфантастичніші матеріали майбутнього.
Фулерени можуть використовуватися в нанотехнологіях, медицині, ракетний будівництві, у військових цілях, електроніці, оптікоелектроніке, машинному виробництві, у виробництві технічної продукції, комп`ютерів та ін., І у всіх випадках робочі параметри обладнання значно поліпшуються, якість підвищується, технології стають більш ефективними і простими.
Наприклад, американські дослідники розробили технологію, яка дозволяє на будь-яку поверхню нанести найтонші елементи сонячних батарей - вони являють собою багатошарову полімерну плівку, яка містить всі ті ж фулерени. Такі елементи мають поки приблизно в чотири рази більше низьким коефіцієнтом корисної дії, ніж традиційні батареї на основі кремнію, але вони значно простіше і дешевше у виробництві. Можливо, вже в найближчому майбутньому промисловість почне випускати сонячні батареї рулонами - як шпалери.
В одному з університетів Швеції в ході дослідів з фулеренами несподівано для самих вчених був отриманий листковий матеріал, що нагадує фольгу, прокладену тонкими шарами паперу. Прозорий і гнучкий матеріал виявився магнітом і зберігав свої властивості навіть при температурі понад 200 градусів. Його цілком можливо використовувати для створення комп`ютерної пам`яті за допомогою запису лазерним променем. Завдяки цьому досягається дуже висока щільність носія інформації.
Великі надії пов`язані із застосуванням фулеренів в медицині. Майже ідеальна сферична структура молекули фулерену і мікроскопічний розмір (діаметр 0.7 нм), дозволяють вченим розраховувати на те, що ці молекули зможуть створити механічне перешкоду для проникнення вірусів в клітини зараженого організму. Обговорюється також і ідея створення протиракових препаратів на основі водорозчинних сполук фулеренів з впровадженими всередину радіоактивними ізотопами. Введення таких ліків в тканину дозволить вибірково впливати на уражені пухлиною клітини, перешкоджаючи їх подальшого розмноження. Поки основна перешкода на шляху розробок пов`язано з нерастворимостью молекул фулеренів у воді, що утрудняє їх пряме введення в організм.
Нанодіфракціонная картина шунгітового вуглецю (зонд 0,3 - 0,7 нм)
Інша перешкода - висока ціна штучних ізотопів. Вартість фулеренів найвищої якості становить близько 900 доларів США за грам, нижчої якості - близько 40 доларів за грам залежно від ступеня чистоти фулеренів. Ці «недоліки» штучних фулеренів спокутують фулерени природні, які були виявлені в земній корі після відкриття унікального речовини в наукових лабораторіях.
Вперше про земне існування унікального речовини науковий світ дізнався після того, як один з колишніх радянських вчених досліджував в університеті Арізони (США) зразки карельських шунгіти, і, на подив, виявив там вуглецеві глобули з фулеренами. Після цього і почався інтенсивний пошук інших порід, що містять фулерени, виникли питання про їх походження на Землі.
Пізніше земні фулерени були знайдені в Канаді, Австралії і в Мексиці - і в кожній з цих країн вони були виявлені на місцях падіння метеоритів. При цьому деякі фулерени були заповнені: всередині оболонок знаходилися атоми гелію. Дивним виявився той факт, що фулерени зберігали не гелій-4 - ізотоп, який зазвичай присутній в земних породах, - а рідкісний для Землі ізотоп гелій-3.
На думку вчених, такі фулерени могли утворитися тільки в космічних умовах, в так званих вуглецевих зірках або в найближчому їх оточенні. Вдалося визначити час появи досліджених фулеренів на Землі. Кратер від падіння канадського метеорита утворився близько двох мільярдів років тому, в архейськую еру, коли Земля ще була млява. Інші фулерени були виявлені на кордоні відкладень пермського і тріасового періодів, їх вік оцінений в 250 млн. Років. Саме тоді в Землю врізався гігантський астероїд, що викликав катастрофічні руйнування.
|
Розподіл вуглецю в Зажогінскіх шунгітами |
Шунгіт має високу активність в окисно-відновних процесах, сорбційними і каталітичні властивості і знаходиться в тісному контакті з вхідними в його склад силикатами. Така структура і властивості шунгита визначають ефективність його використання в окисно-відновних процесах:
Саме сорбційні, каталітичні і відновні властивості шунгітових порід дозволяють успішно очищати стічні води від багатьох органічних і неорганічних речовин (нафтопродуктів, пестицидів, фенолів, поверхнево-активних речовин та ін.).
Крім цього, шунгіт є найефективнішим речовиною для очищення водопровідної води від хлорорганічних речовин (діоксинів, радикалів), має бактерицидні властивості. Завдяки цим властивостям шунгіт можна використовувати:
Електропровідні властивості шунгітових порід дозволили створити широку гамму електропровідних матеріалів:
Відео: Лікувальний камінь
На основі цих матеріалів розроблені нагрівачі, створені приміщення, екранують електромагнітні випромінювання, показана можливість створення теплих тротуарів і доріг, показаний спосіб простого видалення льоду з доріг. При розмелювання шунгіти виходять порошки, що змішуються з будь-якими компонентами органічної і неорганічної природи. Це властивість шунгітових порошків дозволяє використовувати їх в якості:
Відео: Нанотехнології в сільськогосподарській галузі
 |
| Розподіл діоксиду кремнію |
Також на основі шунгітових порід створені препарати, що володіють біологічною активністю. Застосування таких препаратів в агрономії дозволило підвищити врожайність картоплі і значно збільшити його стійкість до захворювань, в звероводстве - поліпшити якість хутра.
Відомо, що води, що виходять з шунгітових товщ, мають цілющі властивості. Цими водами лікують багато захворювань, в т. Ч. Дерматологічні, алергічні. Подібними властивостями володіють водні настої на шунгіт. Тому шунгітовие настої корисно мати в кожному домі, використовуючи їх для прискорення загоєння ран, для зняття свербіння від комах і для поліпшення стану шкіри.
Єдине родовище шунгітових порід - Зажогінское, знаходиться в Медвеж`єгорськом районі Республіки Карелія в 5 км від судноплавної губи Онезького озера. Виробнича потужність підприємства з видобутку і переробці шунгита - 200 тис. Тонн в рік. Шунгітную запаси Зажогінского родовища складають 35 млн тонн. В даний час підприємство поставляє шунгіт для доменного виробництва чавуну, водоочищення і виробництва тонких порошків. При виробництві чавуну 1 тонна шунгита замінює 1,3 тонни коксу. Використання шунгита забезпечує глибоке очищення стічних вод від нафтопродуктів.
структура шунгита
Шунгіт - незвичайна углеродсодержащими порода. Її незвичайність - в структурі і властивостях шунгітового вуглецю і його взаємини з силікатними компонентами.
шунгітовий вуглець
Шунгітовий вуглець - елементарний вуглець із специфічною шунгітовой структурою. Основу її становить багатошарова кулька розміром близько 10 нм. Така структура дуже активна в окисно-відновних реакціях, що володіє сорбційними і каталітичні властивості.
структура шунгита
Вуглець в породі утворює матрицю, в якій розподілені високодисперсні силікати з розміром частинок 0,5 - мкм.
Структура шунгітовой породи
склад шунгита
Зажогінское родовище представлено шунгітами наступного складу:
Основні мінерали, що входять до складу шунгита:
Хімічний склад шунгита (мас.%):
| SiO2 | TiO2 | Ai2O3 | FeO | MgO | CaO | Na2O | K2O | S | C | H2O крис. |
| 57,0 | 0,2 | 4,0 | 2,5 | 1,2 | 0,3 | 0,2 | 1,5 | 1,2 | 30,0 | 1,7 |
Породи в межах Зажогінского родовища досить стабільні за складом. Сума (C + SiO2) Знаходиться в межах 83 - 88%.
властивості шунгита
У термічних процесах між вуглецем і силікатами відбувається інтенсивна окислювально-восстановітельеая реакція з утворенням металевого кремнію
Sio2+2C Si + 2CO
або карбіду кремнію SiO2+3C SiC + 2CO
Реакції ці в шунгіт здійснюються більш енергійно, з меншими енерговитратами, ніж в традиційній шихті на основі кремнезему і коксу.
Поверхня подрібнених, мелених і тонкомолотих матеріалів на основі шунгита Зажогінского родовища володіє біполярними властивостями, тому шунгітовие наповнювачі здатні змішуватися без винятку з усіма сполучними як органічної, так і неорганічної природи.
Фізичні властивості шунгита:
Порода має сорбційними, каталітичними, бактерицидними властивостями, біологічною активністю, здатністю поглинати і нейтралізувати електромагнітні випромінювання високих частот.
к.х.н. О.В. Мосін
