СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ПЛОЩАДИ ПОВЕРХНОСТИ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ Российский патент 2005 года по МПК C01B33/18 

Изобретение относится к способу уменьшения площади поверхности диоксида кремния.

Диоксид кремния (кремневая кислота, кремнезем, Sililcea, Silizium dioxidatum) используется в технологии получения лекарств и продуктов питания в качестве средства для образования гидрогеля, в качестве вспомогательного вещества для формирования таблеток и капсул, вещества, придающего скользкость, адсорбента, разделительного средства, средства для обеспечения сыпучести и наполнителя активного вещества, однако он содержится в многочисленных лекарственных растениях и продуктах питания в естественном виде.

Хотя кремний и его соединения официальными органами, связанными с продуктами питания, не признаются в качестве жизненно необходимых питательных веществ, однако жизненная необходимость кремния и его соединений для человеческого организма обсуждается и подтверждается вот уже на протяжении столетий в научных публикациях (В. Пфаннхаузер. Жизненно необходимые микроэлементы в питании. Из-во "Шпрингер", 1988 г., стр.5-10; А.Манчинелла. Кремний, жизненно необходимый олигоэлемент для живого организма, Clin. Ter.137, стр.343-350, 1991 г.; К.Шварц, Б.А.Риччи и др.: Обратное соотношение кремния в питьевой воде и атеросклероз в Финляндии, из-во "The Lancet", 1977 г., стр.538-539; Е.М.Карлисле. Кремний в качестве жизненно необходимого микроэлемента в животной пище. 1986 г., Кремниевая биохимия, Wiley, Chichester (Ciba Foundation Symposium 121), стр.123-139; Е.М.Карлисле. Кремний в качестве питательного микроэлемента. Наука о целостной окружающей среде, 73, 1988 г., стр.95-106).

В приведенных публикациях описана необходимость кремния в качестве структурной составляющей соединительной ткани, а также его необходимость в связи с функциями системы кровообращения сердца, иммунной системы, костного обмена веществ, процессов старения и в качестве антогониста алюминия (в связи с болезнью Альцгеймера).

Наряду с такими биохимическими свойствами кремний и его соединения вероятно выполняют элементарные биофизические функции в органических организмах (растениях, животных, людях). Вследствие своего положения в Периодической системе элементов (четвертый период) элементу "кремний" присуща функция полупроводника, которая в прикладной сфере (полупроводниковая физика, лазерная и компьютерная техника) находит широкое применение. Соответственно кремнию в органических живых существах следовало бы приписать также роль внутри- и межклеточного переносчика сигналов, а также элементарную функцию в накоплении и преобразовании.

Целенаправленное и контролируемое изменение биофизических свойств высокодисперсного диоксида кремния, в частности, поверхностной структуры или адсорбционных свойств в отношении адсорбируемых веществ, в уровне техники реализовывалось до настоящего времени только механическими воздействиями. Однако такие механические воздействия часто трудно контролируются и обнаруживают большую вариантность как в отношении их локальной достоверности, так и их воспроизводимости.

Поэтому задача настоящего изобретения состоит в изменении сверхмолекулярной структуры диоксида кремния и родственных кремний-кислородных соединений без механических воздействий.

Согласно изобретению указанная задача решается посредством способа уменьшения площади поверхности диоксида кремния, отличающегося тем, что диоксид кремния помещают в электромагнитное экранирующее устройство, выбираемое из алюминий-магниевого экранирующего устройства и гипомагнитной камеры из стали "Пермаллой", и инкубируют в течение по меньшей мере 3, предпочтительно по меньшей мере 6 часов.

Совершенно неожиданно в результате инкубации в электромагнитном экранирующем устройстве, согласно изобретению, стало возможным изменять биофизические свойства структуры кремния таким образом, что уменьшается средняя площадь поверхности препарата из диоксида кремния, замеренная по методу BET (изотермический анализ путем адсорбции азота при -77К, замеряемой прибором ASAP-2400 фирмы "Micromeritics", США). При этом электромагнитное экранирующее устройство должно быть пригодным - подобно клетке Фарадея - в первую очередь для экранирования магнитных воздействий и для обеспечения структурных изменений биофизических свойств диоксида кремния на основе такого экранирования. В результате обработки, согласно изобретению, целенаправленно изменяют, например, адсорбционную способность или адсорбционную избирательность диоксида кремния. Это также явилось совершенно неожиданным, так как обработку, согласно изобретению, проводят без какого-либо механического воздействия и при этом тем не менее происходят структурные изменения.

Алюминий-магниевое экранирующее устройство выполнено из алюминий-магниевого сплава, содержащего также преимущественно кремний. Предпочтительные металлические экраны содержат алюминий в количестве 80-98%, преимущественно 90-95%, магний в количестве 2-20%, преимущественно 3-7%, и кремний в количестве 0-2%, преимущественно 1-1,5%. Оказалось, что эффекты, согласно изобретению, не достигаются при использовании экранирующего устройства, изготовленного из чистого алюминия.

Гипомагнитную камеру, согласно изобретению, выполняют также из специального материала для обеспечения эффектов согласно изобретению, в частности из стали "Пермаллой" или из сплава "Пермаллой". Под сплавами или сталями "Пермаллой" понимаются в общем смысле магнитные материалы на основе Fe-Ni с содержанием никеля в количестве 72-83 вес.% и предпочтительно Мо, Сu и Сr в качестве добавок. Материалы, согласно изобретению, характеризуются сравнительно высокой магнитной проницаемостью с показателями от 30000 до 150000, низкими магнитными потерями при перемагничивании и петлями гистерезиса прямоугольной формы (Луэгер. Технический лексикон, т.16, "Магнитные материалы", в частности п.5.1.2.2). При этом, согласно изобретению, предельное магнитное поле ослабляется с помощью камеры преимущественно до 1/600, в частности до 1/5000, причем степень ослабления зависит также от размера камеры.

Предпочтительные конструктивные варианты таких электромагнитных экранирующих устройств описаны, например, в RU 2012175 и 2122446.

Особо пригодные устройства для обеспечения экранирования, согласно изобретению, описаны в приводимых ниже примерах.

Продолжительность инкубации, в течение которой диоксид кремния, согласно изобретению, выдерживают в электромагнитном экранирующем устройстве согласно изобретению, как правило, не критическая. Однако эффект, согласно изобретению, проявляется тем сильнее, чем больше время инкубации. Такая прямая зависимость эффекта, согласно изобретению, от продолжительности инкубации хотя и определяется эффективностью электромагнитного экранирования, но достигает плато после около 72 часов (например, в устройствах согласно изобретению). Поэтому предпочтительно проводить инкубацию, согласно изобретению, в течение 12-200 часов, преимущественно в течение 24-100 часов, причем выяснилось, что при наличии оптимизированной электромагнитной экранирующей системы при продолжительности около 72 часов достигается оптимум способа.

Ввиду того, что диоксид кремния, биофизические свойства которого изменены без применения механического воздействия, до настоящего времени не описан и не объяснен, то настоящее изобретение относится и к диоксиду кремния, свойства поверхности которого по сравнению с исходным препаратом изменены без механического воздействия биофизически. В частности, настоящее изобретение относится к диоксиду кремния, полученного в соответствии со способом, согласно изобретению.

Подробнее изобретение поясняется с помощью приводимых ниже примеров, которыми оно однако не ограничивается, и чертежами.

При этом представлено на:

фиг.1-4 гипомагнитная камера,

фиг.5-8 металлическое экранирующее устройство согласно изобретению.

Примеры

А) Устройства

Устройство А (гипомагнитная камера).

Данное устройство из стали "Пермаллой" предназначено для экранирования полупроводниковых элементов, таких, как кремний и его соединения, от магнитных воздействий во время биофизического эксперимента и при биофизическом использовании. Изготовленная для этой цели камера состоит из четырех чаш из ферромагнитного материала (1, 2) с распоркой (3), выполненной в виде крепежной угловой пластины и крепежным устройством (5, 4), и служит для экранирования заключенного в кожух пространства от магнитных воздействий окружающей среды. Наружний диаметр составляет 2 м, внутренний диаметр - 1,2 м, длина - 3,8 м.

Опытный образец камеры с внутренним диамером 1200 мм, наружным диаметром 2000 мм и длиной 3900 мм изготовлен из ленты 79 нм, толщиной 1,5 мм и шириной 250 мм.

Устройство В (металлический экран).

Этот металлический экран представляет собой пластинчатую конструкцию из алюминиевого сплава (93,2% Аl, 5,4% Mg, 1,4% Si) толщиной 1,5 мм, высотой до 2800 мм и шириной 1290 мм со шлифованной поверхностью и кривизной, обеспечивающей расположение фокуса на расстоянии 500 мм от рабочей поверхности (фиг.5). Пластины соединены между собой таким образом, что образуют спиральную поверхность. Каждый элемент конструкции соединен с остальными элементами встык и закреплен 15 крепежными болтами (2) и металлическими крепежными угловыми пластинами (3) размером 50× 50× 2800 мм, которые с двух сторон приклепаны к рабочей поверхности каждого элемента. Для повышения жесткости конструкции в верхней и нижней частях каждого элемента использованы алюминиевые кольца (4) с такой же кривизной, что и рабочая поверхность, размером 1200× 150 мм. Элементы выполнены с возможностью соединения и закрепления между собой встык, в результате чего они образуют цилиндр (из 4 или 6 элементов) (фиг.6), открытый в зоне входа, но вместе с тем и спиральную конструкцию с левой или правой навивкой, состоящую из 8-10 элементов (фиг.7, 8), с рабочим пространством в форме незакрытого цилиндра с донным элементом (6).

В) Воздействие устройства А (гипомагнитной камеры) и устройства В (металлического экрана) на поверхность тонкодисперсного диоксида кремния двух модификаций, а именно Aerosil 200 и Aerosil 380.

Два высокодисперсных препарата кремниевой кислоты (торговой марки Aerosil 200 (средняя площадь поверхности по методу BET=200 м²·^{г-1) и торговой марки Aerosil 380 (средняя площадь поверхности по методу BET=380 м2·г-1)) поместили на 72 часа в гипомагнитную камеру или металлическое экранирующее устройство. Сравнительную пробу той же партии хранили при нормальных условиях вне пределов обоих устройств. В заключение замеряемые пробы вместе со сравнительной пробой дегазировали (или сушили) при 50°С в течение 20 часов в глубоком вакууме и определяли площадь их поверхности по методу BET. При этом отдельные пробы были пронумерованы следующим образом:}

проба №1 - Aerosil 200, контрольная проба;

проба №2 - Aerosil 200 после обработки в гипомагнитной камере;

проба №3 - Aerosil 200 после обработки в металлическом экранирующем устройстве;

проба №4 - Aerosil 380, контрольная проба;

проба №5 - Aerosil 380 после обработки в гипомагнитной камере;

проба №6 - Aerosil 380 после обработки в экранирующем устройстве.

Определение площадей поверхности диоксида кремния по методу BET (проводившееся трижды) представлено в следующей таблице (а также в прилагаемых отдельных результатах):

Таблица№ пробыНавеска, гНавеска (после дегазации при 50°С)Потеря массы, %BET, м²/г (в соотношении со взвешенной пробой)BET, м²/г, (в соотношении с дегазированной пробой)10,12100,102415,419723320,16380,145211,419822330,27810,26584,419920840,19230,167113,13353864-20,18280,158813,132937950,30480,28048,031534260,19020,17139,9302335

Результаты замеров (проб №1-3 или проб №4-6) свидетельствуют об уменьшении площади поверхности использованных проб диоксида кремния после их выдержки в гипомагнитной камере или экранирующем устройстве. Кроме того, результаты исследований представляют более значительное уменьшение площади поверхности после выдержки в экранирующем устройстве по сравнению с пробами, которые выдерживались в гипомагнитной камере.

Результаты замеров демонстрируют возможность изменения площади поверхности кремниевых соединений без механического воздействия: эффект вызывается очевидно изменением сверхмолекулярной связи отдельных молекул диоксида кремния, обусловленным изменением электромагнитной окружающей среды. В результате можно модифицировать и стандартизировать изменением сверхмолекулярной структуры (измеряемым путем изменения площади поверхности по методу BET) кремниевых соединений неорганического и органического (растительного и ископаемого) происхождения и других полупроводниковых элементов биофизические свойства таких изменившихся веществ.

Изобретение относится к способу уменьшения площади поверхности диоксида кремния. Диоксид кремния помещают в электромагнитное экранирующее устройство и инкубируют в течение, по меньшей мере, 3, предпочтительно, по меньшей мере, 6 часов. Электромагнитное экранирующее устройство выбирают из алюминий-магниевого экранирующего устройства или гипомагнитной камеры, выполненной из стали “Пермаллой”. Согласно способу получают препарат из диоксида кремния. Технический результат состоит в изменении биофизических свойств структуры диоксида кремния посредством уменьшения средней площади поверхности препарата без механических воздействий. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 8 ил.

1. Способ уменьшения площади поверхности диоксида кремния, отличающийся тем, что диоксид кремния помещают в электромагнитное экранирующее устройство, выбираемое из алюминий-магниевого экранирующего устройства и гипомагнитной камеры, выполненной из стали "Пермаллой", и инкубируют в течение по меньшей мере 3, предпочтительно по меньшей мере 6 ч.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что диоксид кремния помещают в гипомагнитную камеру.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что диоксид кремния помещают в металлическое экранирующее устройство.4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что инкубацию проводят в течение 12-200 ч, предпочтительно 24-100 ч, в частности в течение 72 ч.5. Препарат из диоксида кремния, получаемый согласно способу по любому из пп.1-4.