Исследователи никогда не прекращают попыток получить новые материалы из всем привычных составляющих. Благо, современные технологии позволяют применять для этого различные подходы, от перестройки молекулярной структуры до включения в состав наночастиц. Активные работы в этом направлении ведут и китайские специалисты, изучая материалы на основе углерода. Итогом многочисленных исследований стало создание стекла, которое твёрже алмаза.

Кристаллическая структура и физические свойства

Как известно, алмаз является одним из самых твёрдых веществ на планете. Промышленные алмазы давно используются в режущем инструменте, используемом для обработки, в том числе, и бетона. Исследователям же давно не даёт покоя мысль о возможном существовании материалов с более интересными качествами. Алмаз по большей части состоит из углерода, так же как и графит, разница между ними заключается в кристаллической решётке. Поэтому исследователи и предположили, что можно сделать ещё лучший материал, перестроив его структуру.

Над его получением учёные трудились довольно долгое время, используя для этого методы работы с веществом на атомарном уровне. Они перестраивали кристаллические решётки, использовали температурное и механическое воздействие. Результатом же стал совершенно новый материал, родственный стеклу и с лучшими показателями, чем у алмаза.

AM-III, материал прочнее алмаза

Как и у алмаза, основным компонентом AM-III стал углерод, но в его структуре имеется одно принципиальное отличие. Если у алмаза, как натурального, так и искусственно выращенного, кристаллическая решётка строго упорядоченная, то у нового материала отдельные кристаллы смещены друг относительно друга, а сама решётка неоднородная. AM-III является аморфным материалом, к этой же категории относят твёрдые тела, имеющие некристаллическую структуру, например, гели, пластмассу и стекло. При этом форма молекул является плодом длительных экспериментов, исследователи искали наилучший вариант, придающий материалу требуемые свойства. В итоге же остановились на молекулах углерода в виде фуллерена, который по своей форме напоминает мяч с многочисленными гранями.

Исследованиям фуллерена в своё время уделялось очень много внимания. С такой формой изготавливали наночастицы и фотоэлектрические элементы для солнечных панелей, а также использовали её в многочисленных изысканиях. Частицы углерода, упакованные в таком виде и собранные в новую структуру, и образовали новый материал AM-III. Как показали дальнейшие эксперименты, его свойства оказались неожиданными и очень интересными.

Первое, что обнаружили исследователи, это потрясающая твёрдость. Её измеряли при помощи испытаний по Виккерсу. Для сравнения, твёрдость мягкой стали равняется 9 ГПа, твёрдость алмазов находится в пределах от 70 до 100 Гпа. Твёрдость AM-III 113 Гпа. При помощи этого материала можно с лёгкостью обрабатывать и резать алмазы. Вполне вероятно, в будущем это позволит получить более совершенные режущие инструменты, если, конечно же, производство будет достаточно дешёвым. Второе сделанное открытие касается электрических свойств: материал на основе углерода является полупроводником. По характеристикам он напоминает аморфный кремний, диапазон пропускания составляет 1,5-2,2 эВ. Поэтому AM-III может найти отличное применение в создании электронно-оптической техники, к примеру, солнечных панелей.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!