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看世界杯，学化学
来源： 实验中心 | 作者：杨凯淇 | 时间：2023-03-15 14:17:54 | 人气：
　　“卡塔尔世界杯”于2022年11月20日至12月18日在卡塔尔境内举行，这是世界球迷四年一次的狂欢，无数球迷翘首以盼、期待满满，心情也随着比赛起起伏伏。
　　在看球的同时，大家有没有联想到和足球十分类似的一种物质—“足球烯”？被誉为“足球盛宴”的足球烯，作为20世纪80年代的重大科学发现之一，受到了举世瞩目。那到底什么是足球烯呢？
　　顾名思义，就是一种足球状的烯烃。它是由60个碳原子构成的分子，形似足球，又名足球烯。它的学名叫做碳60，化学式为C60，是单纯由碳原子结合形成的稳定分子，是一种非金属单质。看似简单的“足球烯”都有哪些用途呢？
　　1.高分子材料
　　由于C60特殊笼形结构及功能，将C60作为新型功能基团引入高分子体系，得到具有优异导电、光学性质的新型功能高分子材料。从原则上讲，C60可以引入高分子的主链、侧链或与其他高分子进行共混，Nagashima等人报道了首例C60的有机高分子C60Pdn，并从实验和理论上研究了它具有的催化二苯乙炔加氢的性能，Y.Wany报道C60/C70的混合物渗入发光高分子材料聚乙烯咔唑（PVK）中，得到新型高分子光电导体，其光导性能可与某些最好的光导材料相媲美。这种光电导材料在静电复印、静电成像以及光探测等技术中有广泛应用。
　　2.光学材料
　　由于C60分子中存在的三维高度非定域电子共轭结构使得它具有良好的光学及非线性光学性能。如它的光学限制性在实际应用中可作为光学限幅器。C60还具有较大的非线性光学系数和高稳定性等特点，使其作为新型非线性光学材料具有重要的研究价值，有望在光计算、光记忆、光信号处理及控制等方面有所应用。还有人研究了C60化合物的倍频响应及荧光现象，基于C60光电导性能的光电开关和光学玻璃已研制成功。C60与花生酸混合制得的C60－花生酸多层LB膜具有光学累积和记录效应。
　　3.增强金属材料的强度
　　作为一种非金属，足球烯可以增强金属材料的强度。提高金属材料的强度一般通过合金化、塑性变形和热处理等手段，强化的途径之一是通过几何交互作用。例如将焦炭中的碳分散在金属中，碳与金属在晶格中相互交换位置，可以引起金属的塑性变形，碳与金属形成碳化物颗粒，都能使金属增强。在增强金属材料方面，C60的作用将比焦炭中的碳更好，这是因为C60比碳的颗粒更小、活性更高，C60与金属作用产生的碳化物分散体的颗粒大小是0.7nm，而碳与金属作用产生的碳化物分散体的颗粒大小为2μm～5μm，在增强金属的作用上有较大差别。
　　4.贮存气体
　　利用C60独特的分子结构，可以将C60用作比金属及其合金更为有效和新型的吸氢材料。每一个C60分子中存在着30个碳碳双键，因此，把C60分子中的双键打开便能吸收氢气。在控制温度和压力的条件下，可以简单地用C60和氢气制成C60的氢化物，它在常温下非常稳定，而在80℃～215℃时，C60的氢化物便释放出氢气，留下纯的C60，它可以被100%地回收，并被用来重新制备C60的氢化物。
　　5.其他用途
　　高压下C60可转变为金刚石，开辟了金刚石的新来源。由于用C60薄膜做基质材料可以制成齿状组合型的电容器，用它来制成的化学传感器具有比传统的传感器尺寸小、简单、可再生和价格低等优点，可能成为传感器中颇具吸引力的一种候选产品。C60及其衍生物可能成为新型催化剂和新型纳米级的分子导体线、分子吸管和晶须增强复合材料。C60与环糊精、环芳烃形成的水溶性主客体复合物将在超分子化学、仿生化学领域发挥重要作用。