有人问:世界上最贵的材料是什么?
钻石?黄金?答案都不对,它是富勒烯,天价原料!
据2015年12月9日《科技日报》报道:英国牛津大学的碳材料设计公司以2.2万英镑卖出了第一批200微克的“内嵌富勒烯”材料,重量相当于一片雪花的十五分之一,一根头发的三分之一。折算后相当于每克富勒烯价值1亿英镑(约10亿人民币)。有媒体将之称为世界上最贵的材料。
那么这么贵的富勒烯到底是何方神圣呢?富勒烯是继金刚石和石墨之后,碳的第三类同素异形体。C60是最常见的富勒烯分子,是由60个碳原子组成的足球状分子,又称“足球烯”。1985年英国化学家R.F.Curl、H.W.Kroto和美国科学家Smalley R E共同发现了富勒烯C60,并提出了其笼型结构;1990年,德国科学家首次合成了克级C60分子,给碳化学的发展开辟了新里程。
富勒烯
由于C60的共轭π键是非平面,易于发生加成、氧化等反应。此后,人们已相继发现了众多富勒烯分子,有碳原子数高于60的富勒烯分子,也有碳原子数大于100的大分子富勒烯,以及碳原子数小于60的小分子富勒烯,从而形成了较为完整、颇为壮观的富勒烯家族。C60就象一棵分子圣诞树,可以用各种取代基修饰加缀,使这棵神奇的圣诞树更美丽多姿,光彩照人。1996年,瑞典皇家科学院将该年度的诺贝尔化学奖授予了Curl R F、Kroto H W和Smalley R E三人,以表彰他们所做出的划时代贡献。
富勒烯作为一种新型纳米碳材料,在超导、磁性、光学、催化材料及生物等方面表现出优异的性能,有极为广阔的应用前景。在功能高分子材料领域,已有研究成果表明,利用富勒烯制备的新型高分子光电导体在静电复印、静电成像以及光探测等技术中可广泛应用。在催化剂领域,将富勒烯与铂、锇结合成配位化合物,有可能成为高效的催化剂。在生物及医用材料领域,富勒烯经光激发后有很高的单线态氧的产率,可应用于光化治疗技术,也可以利用C60内部中空来包裹放射性元素,用于治疗癌症,以减轻放射性物质对健康组织的损害,富勒烯的衍生物也可防治艾滋病。此外,将富勒烯作为固体火箭推进剂的添加剂,其衍生物可以显著提高炸药的性能。
另外,富勒烯作为抗氧化剂的应用逐渐得到业界科学家的肯定。科学研究表明:富勒烯是目前市面上最强的抗氧化成分,能像海绵般的快速将体内的自由基吸收,同时能够有效地抑制了黑色素的生成。与其他成分相比,富勒烯成分可以在肌肤老化连锁反应源头就吸附、扫除自由基,降低人体的老化反应,且是维他命的125倍。所以利用富勒烯可以同时达到美白和防止老化的功效,以及改善女性最在意的细纹、松弛、暗沉、斑点等问题。
当前,富勒烯的应用前景广阔,但目前其实际应用仍处于起步阶段,还没有真正成为商品进入市场,主要原因是目前还不能进行大量低成本的生产,价格昂贵直接影响到富勒烯的应用和进一步开发。目前国际上对富勒烯的研发主要集中在开发使用低价原料、连续、大量生产富勒烯的技术和装置。在我国,一些科研机构和高校在富勒烯制备和应用研究方面已取得可喜成果,其中一部分具有世界领先水平。