Интересно, что впервые о воздействии минералов на живые организмы ученые заговорили после наблюдения за животными. Сибирский геолог Драверт в 1922 г. ввел в науку такое понятие, как «литофагия» – поедание камней. Он заметил, что время от времени волки, олени и лоси лижут камни. Раньше считалось, что таким образом животные находят в природе соль и компенсируют дефицит натрия в рационе. Потом оказалось, что камни, которые они «поедают», зачастую никакого отношения к соли не имеют. В ходе более детального исследования и были обнаружены те самые ионообменные процессы между камнями и живым организмом, который в результате освобождается от ненужных элементов и получает недостающие. Химический состав шунгитов:
SiO2 TiO2 Al2O3 FeO MgO CaO Na2OK2O S C H2Oскри.
57,0 0,2 4,0 2,5 1,2 0,3 0,2 1,5 1,2 29,0 4,2
H2Oкрис. – входит в состав хлорита, слюд.
Свойства шунгита:
1) плотность – 2,1–2,4 г/см3;
2) пористость – до 5 %;
3) прочность на сжатие – 1000–1200 ктс/см3;
4) электропроводность – 1500 сим/м;
5) коэффициент теплопроводности – 5 Вт/м2 оК;
6) развитая внутренняя поверхность – до 20 м2/г;
7) адсорбционная активность:
– по фенолу – 14 мг/г;
– по термолизным смолам – 20 мг/г;
– по нефтепродуктам – более 40 мг/г.
Адсорбционно активен по отношению к бактериальным клеткам, фагам, патогенным сапрофитам и др. Частицы шунгита, независимо от размеров, обладают биполярными свойствами, что и объясняет высокий уровень адгезии и способность шунгита смешиваться со всеми без исключения веществами. В конце ХХ в. ученые отчасти объяснили причины целебного действия шунгита. Как выяснилось, минерал в основном состоит из углерода, значительная часть которого представлена молекулами сферической формы – фуллеренами.
Фуллерены – особая форма углерода, вначале открытая в научных лабораториях при попытке моделировать космические процессы, а позднее обнаруженная в земной коре. Открытие оказалось важным: ученые, занятые разработкой этой темы, получили в 1997 г. Нобелевскую премию. Чтобы понять природу чудесного действия шунгита, необходимо немного более подробно рассмотреть свойства фуллеренов. До недавнего времени считалось, что углерод имеет только три формы существования – алмаз, графит и карбин (причем карбин получается исключительно в лабораторных условиях и, строго говоря, считаться природным минералом не может). Эти вещества отличаются своим строением. Каждый атом углерода в структуре алмаза расположен в центре тетраэдра, вершинами которого служат четыре ближайших атома. Такая структура определяет свойства алмаза как самого твердого известного на Земле вещества.
Атомы углерода в кристаллической структуре графита формируют шестиугольные кольца, образующие в свою очередь прочную и стабильную сетку, похожую на пчелиные соты. Сетки располагаются друг над другом слоями, слабо связанными между собой. Такая структура определяет специфические свойства графита: низкую твердость и способность легко расслаиваться на мельчайшие чешуйки. А вот молекула фуллерена представляет сферическую поверхность, образованную из шестиугольников и пятиугольников. Природой задана четкая последовательность этого соединения – каждый шестиугольник граничит с тремя шестиугольниками и тремя пятиугольниками, а каждый пятиугольник граничит только с шестиугольниками. Атомы углерода, образующие сферу, связаны между собой сильной связью.
Благодаря своему шарообразному строению фуллерены оказались идеальной смазкой. Они катаются, словно шарики размером с молекулу, между трущимися поверхностями. Комбинируя внутри углеродных шаров разные атомы и молекулы, можно создавать самые фантастические материалы. Фуллерены могут использоваться в медицине, ракетном строительстве, в военных целях, электронике, машинном производстве, в производстве технической продукции, компьютеров и другом, и во всех случаях рабочие параметры оборудования значительно улучшаются, качество повышается, технологии становятся более эффективными и простыми. Например, американские исследователи разработали технологию, позволяющую наносить на любую поверхность тончайшие элементы солнечных батарей – они представляют собой многослойную полимерную пленку, содержащую все те же фуллерены. Такие элементы обладают пока примерно в 4 раза более низким коэффициентом полезного действия, чем традиционные батареи на основе кремния, но они значительно проще и дешевле в производстве. Возможно, уже в ближайшем будущем промышленность начнет выпускать солнечные батареи рулонами – как обои.