Кіріспе

Графитке ұқсас материал. Пиролиттік көміртек – графитке ұқсас материал, бірақ өндірісіндегі қателіктердің салдарынан графен қабаттары арасында коваленттік байланыстар пайда болады. Пиролиттік көміртек жасанды түрде жасалады және табиғатта кездеспейді деп саналады. Әдетте, ол көмірсутектерді ыдырау температурасына жуық қыздыру арқылы және графиттің кристалдануына (пиролиз) мүмкіндік беру арқылы өндіріледі. Бір әдіс – синтетикалық талшықтарды вакуумде қыздыру. Ол зымыранның мұрындық бөліктері, ракета қозғалтқыштары, жылу қалқандары, зертханалық пештер, графитпен күшейтілген пластик, ядролық отын бөлшектерін қаптау және биомедициналық протездер сияқты жоғары температурада қолданылатын жағдайларда пайдаланылады.

Физикалық қасиеттері

Пиролитті графит үлгілерінде, мика сияқты, әдетте бір ғана жарылу жазықтығы болады, себебі графен қабаттары жазық ретпен кристалданады, пиролитті көміртекке қарағанда, ол микроскопиялық, кездейсоқ бағытталған аймақтарды құрайды. Осы себепті пиролитті графит бірнеше ерекше анизотроптық қасиеттерге ие. Ол пиролитті көміртекке қарағанда жарылу жазықтығы бойынша жылуды жақсы өткізеді, сондықтан қол жетімді ең жақсы жазықтық жылу өткізгіштердің бірі болып табылады. Пиролитті графит бірнеше градусқа дейін бақыланатын мозаикалық кристаллдарды құрайды. Пиролитті графит сондай-ақ жарылу жазықтығына қарағанда диамагнетикалық қасиеті жоғары (χ = −4×10−4), бұл бөлме температурасындағы кез келген диамагнетик үшін ең үлкен диамагнетизмді (салмағы бойынша) көрсетеді. Атап айтқанда, пиролитті графиттің салыстырмалы магниттік өтімділігі 0,9996, ал висмуттың салыстырмалы магниттік өтімділігі 0,9998 құрайды (кесте).

Магниттік левитация

Тұрақты магниттің магниттік өрісінде тұрақты түрде левитациялайтын материалдардың саны аз. Кез келген екі магнит арасында магниттік итергіш күш оңай және анық туындайды, бірақ өрістің пішіні жоғарғы магнитті тіреуге емес, бүйірге итеруге себеп болады, соның салдарынан магниттік заттардың тұрақты левитациясы мүмкін емес (Эрншоу теоремасын қараңыз). Дегенмен, күшті диамагниттік материалдар күшті магниттердің үстінде левитациялай алады. 1970 және 1980 жылдары жасалған сирек кездесетін жердің тұрақты магниттерінің қолжетімділігі арқасында пиролитті графиттің жоғары диамагнетизмі оны осы құбылысты көрсетуге қолайлы материал етеді. 2012 жылы Жапониядағы зерттеушілер тобы пиролитті графиттің лазерлік сәулеге немесе жеткілікті күшті табиғи күн сәулесіне өріс градиентінің бағытында айналу арқылы немесе қозғалу арқылы жауап бере алатынын көрсетті. Көміртектің магниттік қабылдағыштығы жеткілікті жарықтандыру кезінде әлсірейді, бұл нақты геометрияны қолданғанда материалдың тепе-теңсіз магниттелуіне және қозғалысқа әкеледі.

Биомедициналық қолдану

Қан ұюлары оның бетінде оңай пайда болмайтындықтан, тромбоз қаупін азайту үшін қанмен жанасатын протездерді осы материалмен қаптау жиі ұсынылады. Мысалы, ол жасанды жүректер мен жасанды жүрек клапандарында қолданылады. Керісінше, қан тамырларының стенттері көбінесе гепарин қосқыш тобы бар полимермен қапталады, қан ұюын болдырмау үшін дәрілік әсерге сенеді. Бұл, кем дегенде, ішінара пиролиттік көмірдің қатырлығына және стент кеңейген кезде болатын үлкен мөлшердегі тұрақты деформацияға байланысты. Пиролиттік көмір медицинада анатомиялық дұрыс ортопедиялық имплантаттарды, яғни буын алмастыруларды жабу үшін де қолданылады. Бұл мақсатта ол қазіргі уақытта "PyroCarbon" деген атпен сатылады. АҚШ-тың Тамақ және дәрі-дәрмек басқармасы бұл имплантаттарды метакарпофалангеялық (саусақ буындары) алмастыру үшін мақұлдаған. Оларды екі компания өндіреді: Tornier (BioProfile) және Ascension Orthopedics. 2011 жылдың 23 қыркүйегінде Integra LifeSciences Ascension Orthopedics компаниясын сатып алды. Компанияның пиролиттік көміртек имплантаттары әртүрлі түрдегі артритпен ауыратын науқастарды емдеу үшін қолданылды. 2021 жылдың қаңтар айында Integra LifeSciences өзінің ортопедиялық компаниясын Smith+Nephew компаниясына 240 миллион долларға сатты. FDA сонымен қатар гуманитарлық құрылғылар ережесі бойынша PyroCarbon интерфалангеялық буын алмастыруды да мақұлдады.