Звідки береться титан?

Титан надходить із кількох джерел, включаючи родовища в Австралії, Північній Америці, на Близькому Сході та у Південній Африці. Титан зустрічається сам собою у великих запасах, розташованих під поверхнею Землі. Однак він також часто зустрічається у складі інших мінералів, таких як ільменіт та рутил.

Титан - елемент у великій кількості, а його фізичні та хімічні властивості роблять його пластичним, стійким до ерозії та здатним витримувати високі температури. Титан класифікується як метал, він міцний та легкий. Ця якість робить її ідеальною для виготовлення корпусів літаків, деяких гоночних автомобілів і навіть велосипедів. Титан найчастіше зустрічається у твердій формі, хоча він може бути поєднаний з киснем з утворенням діоксиду титану. Діоксид титану є яскраво-білим пігментом, який використовується для створення паперу, фарб і пластмасових виробів. Цей елемент надходить із джерел по всьому світу і знаходиться в основному в запасах або видобувається в шахтах. Титан часто співіснує з іншими мінералами, особливо з ільменітом та рутилом. Ці мінерали, як і титан, перебувають у великих родовищах. Однак їх найбільше на піщаних берегах; у Сполучених Штатах найбільше збагаченого титаном піску знаходиться вздовж узбережжя Флориди та Вірджинії. Більшість титану видобувається для комерційного використання, наприклад для виробництва лакофарбових матеріалів, стільникових телефонів, радарів та медичних пристроїв.

Титан: поширений у природі, але дорогий у виробництві

⠀⠀⠀Титан (Ti) — тугоплавкий та стійкий до корозії метал, що входить до складу багатьох прецизійних сплавів.Має високу міцність і невелику вагу.

Вперше оксид титану було виявлено 1791 року англійським ученим Вільямом Грегором. При дослідженні залізистого піску, взятого для проб на пляжі Корнуолла, мінералог виділив невідоме раніше з'єднання, якому названо «менакенова земля». Декількома роками пізніше німецький хімік Мартін Генріх Клапрот під час проведення дослідів виявив оксид нового металу і назвав його «титан». Чистий метал було відкрито лише 1825 року шведським ученим Йенсом Якобом Берцеліусом.

Властивості титану

Титан - 22-й елемент таблиці хімічної. елементів Д.І. Менделєєва. На вигляд схожий на сталь і алюміній. Має температуру плавлення 1664 ... 1672 ° С, кипіння - 3330 ° С. Відрізняється підвищеною стійкістю до агресивних середовищ та впливу високих температур, а також гарною міцністю та пластичністю.

Ti - парамагнетик: він має здатність намагнічуватися за наявності зовнішнього магнітного поля, при цьому зберігає значення магнітної проникності нижче одиниці. Але на відміну від аналогічних матеріалів, зі збільшенням температури магнітна сприйнятливість титану не зменшується, а збільшується.

Титан вважається четвертим металом за поширеністю у земній корі, після заліза, алюмінію та магнію. Але незважаючи на свою поширеність, має високу вартість. Це обумовлюється великими витратами отримання чистого металу з руди, оскільки у природі Ti зустрічається лише як оксидів і діоксидів.

Чистий метал дуже погано піддається зварюванню і різанню, а стружка і пил, що залишається після обробки заготовок, легко займиться при температурі вище 390...400°С. Але, незважаючи на це, матеріал широко застосовується у різних галузях промисловості.

Способи отримання

Масова частка титану в надрах землі за підрахунками геологів становить приблизно 0,57-0,58%, більшість з якого знаходиться в базальтовій оболонці та гранітних породах. Основні родовища металу розташовані в Японії, США, Канаді, Великій Британії, Франції, Бельгії, Італії та Іспанії. Але на всіх родовищах видобувають Ti виключно у вигляді титанових руд, з яких потім і одержують чистий метал одним із таких методів:

• електролізний - під впливом струмів високої сили хлориди та діоксиди титану поділяються на елементи, що дозволяє отримати чистий Ti;
• гідридно-кальцієвий - попередньо металевий кальцій насичують воднем (H) і змішують з двоокисом титану, потім у безповітряному просторі під вплив високих температур отриманий гідрид ділять на Ti і H, вимиваючи при цьому соляною кислотою з нього зайві домішки;
• магнієтермічний — спочатку здобуту титанову руду переробляють на діоксид, який потім хлорують і відновлюють за допомогою магнію; після цього отриманий сплав нагрівають до 800°З поступово охолоджують до 600°С: в процесі реакції всі домішки випаровуються, і залишається чистий титан губчастий з безліччю пор і порожнеч; для одержання промислового металу його згодом переплавляють;
• йодидний такий спосіб передбачає обробку діоксиду Ti парами I (йоду) з подальшим очищенням отриманого складу впливом високих температур.

Для отримання титану найвищої якості використовують метод йоду відновлення металу. Інші способи обробки титанової руди дозволяють виготовити лише технічний Ti.

Застосування титану у промисловості

Завдяки високим експлуатаційним властивостям та невеликій масі титан (як чистий, так і у вигляді сплавів) знайшов широке застосування у багатьох промислових областях, у тому числі:

• в авіа- та ракетобудуванні — для виготовлення деталей складної конфігурації, елементів двигунів та інших високонавантажених вузлів;
• у машинобудуванні — як із випуску серійного спеціалізованого устаткування, і при складанні агрегатів за індивідуальними замовленнями;
• у суднобудуванні — при облаштуванні трубопроводів та як елементи обшивки кораблів;
• у харчовій промисловості - при виготовленні промислово-побутового обладнання та кухонного начиння (поширення отримав завдяки високим санітарно-гігієнічним характеристикам);
• у медицині - при створенні протезів та у виробництві хірургічних інструментів.

У кольоровій металургії титан використовують як вигляді чистого металу, і у складі багатьох прецизійних сплавів. Випускають у вигляді холоднокатаної стрічки, листів та прутків, кіл, труб, дроту або нитки.

Титан: факти та фактики

Звідки береться титан? З двох мінералів – ільменіту FeTiO₂ та рутила TiO₂. Останній хороший для переробки, у його концентраті виявляється 95% цільового продукту — діоксиду титану, проте перший зустрічається набагато частіше. На ньому діоксиду титану трохи більше 70%, зазвичай, 50%. Є ще лейкоксен, що містить до 90% діоксиду титану. Саме він становить чималу частку найбільшого у світі Ярегського родовища в Республіці Комі - за даними сиктивкарських геологів, у ньому знаходиться половина російських запасів титанової сировини та 10% світових.Але біда: з'єднання титану там настільки сильно пов'язані діоксидом кремнію, що їх не вдається розділити, чому, незважаючи на багаторічні зусилля, це родовище освоїти не виходить.

У ільменіту ж потрібно відібрати залізо, що простіше зробити відомим методом - прожарити з вугіллям. Вугілля відновить залізо із змішаного оксиду, стане вуглекислим газом і відлетить, а залізо потім розчинять кислотою. Принагідно можна позбутися іншої шкідливої ​​домішки - оксиду марганцю. На виході вийде синтетичний рутил, він і піде в подальше виробництво металу. Однак не весь, а лише 5%, решта TiO₂ буде використано без будь-яких перетворень. Він знаходить застосування в багатьох областях - від білого пігменту титанових білил (це 70% всього світового виробництва пігментів для фарб), наповнювача композитів або відбілювача паперу до компонента сонцезахисних кремів. А згаданим вище п'яти відсоткам чекає довгий процес металотермії. Для початку діоксид за допомогою хлору та коксу перетворять на чотирихлористий титан - рідину, що кипить при 136°С. При цьому вийдуть і небажані хлориди інших елементів, які відокремлюють за допомогою колонки ректифікації. Найважче очистити від оксихлориду пятивалентного ванадію з температурою кипіння 127°С: його відновлюють сірководнем у поєднання тривалентного ванадію. Далі йде реакція з будь-яким металом, який забере хлор у титану і стане сіллю. Є два працюючі процеси: придуманий в 1910 році процес Хантера і доведений до досконалості в 40-і роки процес Кролла. Вони схожі і відрізняються лише металом: у Хантера - це натрій, а у Кролла - магній. Метал завантажують у реторту та розплавляють. Потім до неї подають рідкий чотирихлористий титан.Він реагує з металом, і виходить суміш із титану, що реагує металу та його хлориду. Титан, як важчий, опускається на дно і формує губку. Через кілька днів після завантаження з реторти виймають титанову губку та хлорид, додають метал та відновлюють виробництво. Відмінність процесів у тому, що натрій набагато охочіше розчиняється у своєму хлориді, ніж магній. Тому в процесі Хантера реакція йде по всьому обсягу реторти, а в процесі Кролла - в районі стін. Титан Хантера виходить, по-перше, чистіше, а по-друге, крім губки, він дає ще й титановий порошок. Але процес Кролла економічніший, тому у світі залишилося зовсім небагато заводів, де є процес Хантера. Вони виживають саме за рахунок побічного виробництва порошку — він потрібен електронній промисловості та може компенсувати ціну титанової губки.

Інженери більше століття б'ються над пошуком якогось нового процесу отримання титану, оскільки, як вважається, зниження вартості діоксиду на 10% і собівартості металотермії на один долар призведе до дворазового зростання споживання титану. Але поки що їхні зусилля марні. Ціна ж металевого титану — близько 3,5 доларів за кілограм, він майже в 34 рази дорожчий за залізо, у 7—8 разів — міді або алюмінію і майже вдвічі дорожчий за нікель. Не дивно, що при подібних якостях йому важко конкурувати з тією ж нержавіючою сталлю. Тому титан використовують тільки там, де його заміна на інший матеріал неможлива або коштує занадто дорого.

Хто дав ім'я титану? Першим цей елемент виявив 1790 року англійський священик Вільям Грегор.Він зацікавився чорним піском долини Менаккан у графстві Корнуолл і виділив з нього магнітний мінерал чорного кольору, який після кількох хімічних перетворень став білим порошком. Вирішивши, що цей порошок – новий хімічний елемент, Грегор назвав його за місцем відкриття – менакін. Мінералом був, як зараз ясно, титаномагнетит — суміш ільменіту з магнетитом. Через п'ять років німецький хімік Мартін Генріх Клапрот виділив схожий білий порошок з рутила, але зрозумів, що це з'єднання невідомого елемента, і оголосив про відкриття нового металу, назвавши його титаном. Раз навпаки, передбачати властивості відкритих елементів Клапрот вважав поганою звичкою, він просто брав назви з улюбленої грецької міфології (інший приклад — уран). У 1823 році англієць Вільям Волластон (він також відкрив родій і паладій) знайшов металевий титан у металургійному шлаку, а через два роки Йєнс Якоб Берцелліус нарешті відновив у лабораторії титан з діоксиду. Однак метал був брудним, тому тендітним, і довгий час вважався непридатним для використання.

Як створили технологію отримання титану? У 1875 році чистий титан отримав Д.К.Киріллов, професор МДУ, але через хворобу не зміг довести свої досліди до чогось путнього. У 1910 році новозеландець Метью Хантер, який опинився в США, з ризиком для життя (реактор одного разу вибухнув) придумав свій натрієвий спосіб, але через домішки оксидів титан знову виявився тендітним.

Лише 1925 року голландці Антон ван Аркель та Ян де Бур отримали чистий титан, який продемонстрував чудові властивості конструкційного матеріалу.У вигаданому ними процесі брудний титан реагує з газоподібним йодом і дає газоподібний тетраіодид титану. Він виганяється до нагрітого стрижня, де розпадається на титан та йод, який повертається до зони реакції. Цей процес використовують досі для отримання надчистого титану.

У 30-х роках Вільям Кролл у Люксембурзі почав свої досліди щодо вилучення титану з тетрахлориду і до 1941 року, вже в США, досяг успіху, отримавши стограмовий зливок металу. А 1948 року в США вперше почалося серійне виробництво титанових заготовок вагою по 91 кг (200 фунтів). Вони йшли насамперед в аерокосмічну промисловість, де легкий, міцний, корозійностійкий метал незамінний.

Мілітаризація економіки завжди сприяла зростанню виробництва титану, а розрядка, навпаки, сильно била за його виробниками, призводячи до банкрутств, але заодно забезпечувала перетікання титану в цивільні вироби. Наприклад, американський винищувач п'ятого покоління F-22 за вагою на 40% складається з титану, що зрозуміло, що на армію не скупляться. Але цивільний літак Боїнг-767, що проектувався в 1982 році, складається з титану на 1,5% — проектувальники побоювалися, що весь титан відійде військовим. А Боїнг-777, створений 1993 року, містить 8,1% титану.

Чим цікавий титан матеріалознавця? Тим, що при температурі 883°С у ньому йде фазове перетворення — бета-фаза з об'ємноцентрованими кубічними ґратами стає альфа-фазою з гексагональною щільноупакованою. Виникає можливість легуванням і термічною обробкою отримувати широке розмаїття фазових складів і вигадувати багато сплавів різного призначення.

Розрізняють три класи титанових сплавів - альфа-сплави, в яких такими елементами, як алюміній і олово, підвищують температуру перетворення, бета-сплави, де добавки ванадію, ніобію, молібдену і танталу її знижують, розширюючи сферу існування бета-фази і альфа-бета-сплави, де обидві фази співіснують. Альфа-сплави загалом менш міцні, не витримують термічної обробки, але відрізняються високою пластичністю та чудовою зварюваністю. Їх часто використовують у кріогенній техніці. Бета-сплави, навпаки, добре термообробляються, їм просто надавати форму, в тому числі куванням, вони найміцніші, але важкі і погано зварюються. Найбільш широко застосовують сплав ВТ6, Ti-6% Al-4% V. Це альфа-бета-сплав.

Як використовують титан у техніці? Крім літаків, де він служить легким і міцним конструкційним матеріалом, його використовують як броню. Пов'язано це з тим, що вага наземних бойових машин постійно зростає, а це викликає труднощі з їх пересуванням. Так, елементи броні із ВТ6 дозволили знизити вагу американської БМП М2 «Бредлі» на 35%. З цього ж металу створені елементи броні танка М1 «Абрамс». Досить давно титанові пластини застосовують у бронежилетах. Використовували титанові сплави для кузовів гоночних автомобілів, і як елементи конструкцій — пружин підвіски, клапанів двигуна. Якщо в першому випадку вдається скоротити вагу елемента на 70%, то в другому головне зниження інерції: клапан спрацьовує швидше, і така проста заміна знижує споживання палива двигуном внутрішнього згоряння на 4%.У рамках американського проекту автомобіля майбутнього, який витрачатиме галон (палива на 80 миль, або 3 літри на 100 км (зараз зазвичай — 7—12 л)), зазначається, що з титану треба виготовляти кріплення, систему вихлопу, елементи двигуна та пружини підвіски .

З титану виготовляють чимало побутових предметів. Так, у 80-ті роки до моди увійшли титанові оправи окулярів — за вагою в кілька грамів на них йде дуже мало металу. Усього 100 тонн титану на рік із понад 50 тисяч тонн світового виробництва витрачається на виготовлення велосипедів та інвалідних візків. Дещо масовіший ринок — титанові ключки для гольфу.

Як титан використовують у промисловості? У титану висока корозійна стійкість - на його поверхні утворюється найміцніший шар оксиду, який в окислювальних умовах навіть за дряпання швидко утворюється знову, тому він знайшов застосування в хімічній промисловості. Особливо популярний титан там, де є солона вода, що роз'їдає нержавіючу сталь, наприклад у морській нафтогазовидобутку або в опріснювальних установках. Титан застосовують у теплообмінниках на флоті, де також циркулює морська вода, - так роблять на кораблях Норвегії, Італії та США. Криють титаном та дахи. Наприклад, філія Музею сучасного мистецтва Гуггенхайма в іспанському Більбао покрита тисячами титанових листів, у Японії на будівництво йде 10% титану. А ось у відновлювальних умовах титан руйнується швидко, оскільки захисна плівка оксиду не відновлюється.

Як до титану ставляться медики? Поява титанових матеріалів у 50-х роках викликала вони великий інтерес.Ці матеріали легкі, міцні, не схильні до руйнування втоми і, найголовніше, не тільки не розчиняються в організмі людини, але, навпаки, біологічні тканини наростають на імплантатах. Причина біосумісності титану - його велика постійна діелектрична. Як правило, використовують бета-сплави титану з ніобієм та молібденом, але й ВТ6 знаходить тут своє застосування. Зараз у США майже половина всіх імплантатів колінних суглобів і значна кількість тазостегнових виготовлені з титану. Сучасні технології 3D-друку дозволяють створювати з титанового порошку деталі складної форми, що повністю повторює форми кістки, що замінюється. А можна надрукувати модель черепа, пошкодженого під час операції або травми, і вже за нею заздалегідь підігнати форму відновлювального елемента з титанової сітки або платівки. Такі тривимірні імплантати для черепа можна робити з різних матеріалів – поліметилметакрилату, гідроксиапатитної кераміки або титану. З'ясувалося, що перші два матеріали в 10—15% випадків викликають нарікання через кілька років, титанові ж не викликають зауважень у пацієнтів і через роки («Neurosurgery Focus» - повний текст). Деколи покриття з титану наносять на поверхню полімерних волокон і роблять з такого матеріалу каркас, що використовується при відновленні м'яких тканин, наприклад молочних залоз.

Що таке нікелід титану? Це інтерметалід NiTi, основа знаменитого матеріалу під назвою нітінол. У нього є дві чудові властивості, що походять від однієї причини: надпружність та ефект пам'яті форми.Надпружність означає, що під навантаженням матеріал оборотний (на відміну від пластичної деформації, яка необоротна) змінює свій розмір на кілька відсотків, що звичайному металу зовсім не властиво, а властиво якійсь гумі. Ефект пам'яті форми полягає в тому, що матеріал, деформований при низькій температурі, будучи нагрітим, знову набуде форми, яку мав до деформації.

В основі обох ефектів лежить фазове перетворення, перебудова кристалічних ґрат, що здійснюється за мартенситним механізмом, тобто за рахунок малих зрушень атомних площин відносно один одного. При такому фазовому перетворенні виходить пластинчаста структура: зміна форми виробу відбувається за рахунок руху меж пластинок. При зникненні пластинок у ході зворотного мартенситного перетворення ці межі рухаються тим самим шляхом у зворотний бік — форма відновлюється. Мартенситне перетворення можна викликати двома способами — зміною температури та навантаженням, тому й виходять два споріднені ефекти.

Вперше явище оборотної зміни форми мартенситних пластинок при нагріванні та охолодженні у сплаві Cu-Al-Ni зафіксували наприкінці 40-х років Г.В.Курдюмов та Л.Г.Хандрос, а на початку 60-х американці його знайшли у інтерметаліду TiNi.Так почалася історія нітінолу, а невдовзі з'ясувалося, що невеликим легуванням можна в широких межах змінювати температуру перетворення. Перше застосування нітінол знайшов у космосі - за рахунок нагріву дуже зручно розпрямляти щільно укладені антени та інші конструкції. Були спроби використати ефект пам'яті форми для створення приводів та двигунів, але поки що вони закінчувалися невдачами, оскільки розвивати значні зусилля при циклі «нагрівання-охолодження» не вдається.У найпростішому вигляді такий привід міг би відкривати та закривати вікна теплиць, проте біметалічна пластинка або стеариновий циліндр справляються краще. Третє ж застосування виявилося набагато успішніше - це різного роду кріплення, наприклад муфта для з'єднання труб, яка після встановлення та нагріву зменшує діаметр, забезпечуючи міцне з'єднання без будь-якого зварювання. Подібним чином, змінюючи при нагріванні форму, працюють і різні кріпильні системи для створення нероз'ємних з'єднань. Найбільша космічна конструкція з нітинолових зчленувань була зібрана на станції "Мир" для кріплення додаткового двигуна; цю конструкцію назвали "Софора". Другою експериментальною конструкцією, яка підтвердила працездатність технології, стала «Рапана». Фактично за допомогою нітінолу було налагоджено технологію складання протяжних космічних об'єктів, потреба в яких з'явиться, якщо людство зважиться таки вийти із земної колиски.

І надпружність, і ефект пам'яті форми сприяють широкому використанню нітинолу в медицині. Перша - тому що по здатності демпфувати ударні навантаження нітінол, будучи «металевою гумою», ближче до живої кісткової тканини, ніж звичайний метал або кераміка. Другий — тому що нітінолові об'єкти простіше кріпити. Крім того, в деяких випадках нічого іншого і вигадати не можна. Наприклад, якщо потрібен стент для розширення судин, нітінолову конструкцію витягують у тяганину, вводять у посудину, і вона в потрібному місці знову стає об'ємною. Звичайно, використання нового матеріалу зажадало тривалого навчання прийомів роботи з ним, а також відпрацювання конструкцій.Зараз тільки в РФ над створенням нових нітинолових медичних конструкцій трудяться десятки дослідників, а світовий обсяг виробництва імплантатів із пам'яттю форми — сотні тисяч виробів на рік.

Що таке алюмінії титану? Це речовини номінального складу Ti₃Al і TiAl – перспективні інтерметаліди. Будучи міцними, корозійностійкими, твердими, стійкими до повзучості і найлегшими (проти схожими сполуками заліза і нікелю), вони обіцяють революцію у сфері конструкційних матеріалів, передусім високотемпературних. Так, титанові сплави працюють при 530 ° С, сплави на основі Ti₃Al - при 730 ° С, на основі TiAl - при 900 ° С, тобто майже як нікелеві надсплави (1100 ° С). А питома вага титанових матеріалів вдвічі нижча, ніж нікелевих. Це зовсім інші навантаження на всі вузли двигуна — що автомобільного, що літакового, що теплової турбіни. Використання клапанів з алюмінію титану в експериментальних автомобільних двигунах дозволяє підняти кількість обертів з 6000 до 6900 за хвилину, що веде до підвищення потужності на 8% порівняно зі сталевими.

На жаль, вже понад півстоліття матеріалознавці не можуть приручити ці матеріали. У них дефект, що не зживається, — при кімнатній температурі їх пластичність становить 1—3%. А мінімальна вимога для металевого матеріалу, щоби з ним можна було поводитися саме як з металом, а не як зі склом, — 5%.Тому доводиться йти на хитрощі: або використовувати алюміній як зміцнюючу фазу в пластичній матриці — створювати композиційний матеріал, або досить хитрими прийомами оминати нестачу пластичності. У першому випадку повністю розкрити потенціал цих матеріалів не вдається, хоча різні алюмінії - основна зміцнююча фаза головних жароміцних матеріалів, наприклад, згаданих вище сплавів. У другому випадку йдеться швидше про мистецтво, тобто про невеликі партії спеціальних виробів, які за визначенням не можуть бути дешевими і широко застосовуваними. При ретельному дотриманні процедури вдається отримувати і великі виливки вагою в півтонни з однорідним розподілом властивостей, і кувати алюмініди, і прокатувати листи, і домагатися низької пористості при виготовленні методом порошкової металургії. В даний час найбільш відомий титановий алюміній - це сплав Ti-48% Al-2% Nb-2% Cr (в атомних відсотках).

Навіщо титан в очищувачі повітря? Діоксид титану, той самий, на виробництво якого витрачається 95% титанової сировини, має таку цікаву властивість, як фотокаталітична активність. Його частинки поглинають ультрафіолетове випромінювання і стають активними окислювачами: всі органічні домішки повітря, всі мікроорганізми, вступивши у взаємодію Космосу з таким активованим діоксидом, окислюються. Тому не дивно, що у всіляких фільтрах як повітряних, так і водяних застосовують діоксид титану в різних видах: чистих мікрочастинок, наночастинок, наночастинок на частинках золота і багатьох інших. Цей потужний окислювач використовують як для очищення. Так, тригодинне опромінення ультрафіолетом суміші соломи та 1,5% TiO₂ збільшує вихід біогазу на третину («Anaerobe»).

Як впливає діоксид титану на здоров'я? Здавна вважається, що частинки діоксиду титану абсолютно нешкідливі та біосумісні; їх використовують при токсикологічних випробуваннях як контроль або наносять на поверхню імплантатів. Негативні ефекти у тварин якщо і спостерігали, то лише за дуже великих доз часток, наприклад, при вдиханні забрудненого ними повітря. Однак поява наночастинок викликає питання: а вони безпечні? Адже їхня поверхня - а саме вона активна - займає набагато більшу площу, ніж у мікрочастинок, взятих у тій же кількості, та й властивості залежать від розміру. Виробництво наночастинок діоксиду титану входить до п'ятірки гігантів нанотехнології; зустріти їх тепер можна буквально скрізь - від композитів та фотокаталізаторів до зубної пасти та крему від засмаги. Покриття з наночастинками TiO₂ дозволяють отримувати самоочисні шибки, незапітніють дзеркала автомобілів. Медики сподіваються застосувати їх для доставки ліків. Наприклад, дослідники з Новосибірська провели такі досліди. До наночастинки діоксиду титану додавали фрагмент ДНК і обробляли культуру клітин, заражену вірусом грипу. Ці частинки легко проникали крізь клітинну стінку, ДНК блокувала РНК вірусу та знижувала темп його розмноження у клітці у тисячі разів. Вважається, що діоксид захищає фрагменти ДНК, що прикріплені до нього, від нуклеаз клітини («Beilstein Journal of Nanotechnology» - повний текст).

То що там із безпекою? Насторожує, що наночастки TiO₂ виявляються непоганим бактерицидом. У складі матеріалу упаковки для продуктів вони знищують хвороботворних бактерій — сальмонеллу, клебсієлу і шигелу, причому першу — точно за рахунок вироблення активних форм кисню (Colloids and Surfaces B: Biointerfaces).Тим часом споживання цих частинок зростає і вони неминуче потрапляють у повітря, воду, ґрунт як у місцях виробництва, так і на звалищах. На даний момент немає розуміння, чи шкідливі наночастки TiO₂. Однак є підозри, що крізь тканину легень вони все-таки проникають і далі мандрують усім організмом. У деяких тварин це викликало онкологічні захворювання, але у таких дослідах використовувалися дуже високі дози часток. При менших дозах, втім, вдавалося викликати запальний процес у легенях. Загалом, автори огляду, присвяченого цій проблемі ("Particle and Fibre Toxicology" - повний текст), рекомендують якнайшвидше встановити норми на забруднення цими наночастинками та провести докладні дослідження токсичності тих різновидів, що застосовують у промисловості.

Навіщо наночастинки у кремі? Діоксид титану та діоксид цинку – неодмінні компоненти крему від засмаги. Справа в тому, що перший поглинає ультрафіолет Б (довжина хвилі 290-320 нм), а другий ультрафіолет А (290-400 нм) і тим самим захищають шкіру. Але, як уже було сказано, при такому поглинанні TiO₂ стає потужним окисником, тому його покривають оболонкою з діоксиду кремнію. Здавалося б, рішення знайдено, але з появою нанотехнологій виробники крему, природно, вирішили використовувати нові досягнення: чим дрібніші частинки, тим щільніше вони розподілені по крему і тим нижче його прозорість. Як виявилося, наночастки можуть вбудовуватися в поверхневі шари шкіри і після активації ультрафіолетом вступають у складні фізико-хімічні реакції, які можуть погано вплинути на шкіру.Загалом, виробникам кремів треба ретельніше працювати над формулами протисонячних складів (Journal of Nanotechnology, Science and Applications - повний текст).

Чи є титан у Росії? Ситуація з титаном у Росії дуже цікава. У міру розвитку радянської промисловості, зокрема літако- і ракетобудування, виникла потреба в титані, тим більше що в США його вже використовували, і вітчизняний матеріалознавець, пропонуючи нове технічне рішення, на звичайне в таких випадках питання: «А американці так роблять? » - міг відповісти ствердно. До 1957 року було збудовано заводи з переробки титанової сировини — у Запоріжжі та Усть-Каменогорську. Проте метал отримували вже на Уралі. В результаті розпаду СРСР виробничий ланцюжок був перетнутий новими держкордонами. Тепер, маючи величезні запаси титанової сировини, РФ титан не видобуває і власного виробництва діоксиду титану не має, в повному обсязі імпортуючи цю речовину для потреб хімічної та паперової промисловості, а також як металургійну сировину. Натомість металевим титаном та його сплавами РФ забезпечує третину світового споживання. У 90-х роках приймалися програми з освоєння місцевих запасів сировини, але практичних результатів де вони принесли.