Новости

RSS-трансляция Читать в FaceBook Читать в Twitter Читать в ВКонтакте Читать в Google+ Читать в LiveJournal




7.09.2021 22:29
2190
В Китае создали стекло, по твёрдости превосходящее алмаз

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? Тогда жми:


Присоединяйтесь на Facebook, чтобы видеть материалы, которых нет на сайте:




Оставить комментарий