Дослідники з центру carnegie science створили абсолютно новий вид надтвердого алмазного скла. Цей матеріал складається не зі звичного кристалічного алмазу, його основу складають повністю “розбиті” молекули фулерену c60, що нагадують футбольний м’яч і звані ще бакіболами. І, крім високої твердості, нове алмазне скло має чудову теплопровідність, що може забезпечити його застосування в електроніці та деяких інших областях.
Вуглець є досить універсальним матеріалам, завдяки наличиюмножества стабільних видів цього матеріалу, що відрізняються лише будовою кристалічної решітки, від графіту до алмазу. Деякі форми вуглецю прозорі, деякі мають аморфну природу, подібно склу, а кристалічна решітка різних форм вуглецю може простягатися як в двох, так і в трьох просторових вимірах.
Однак, синтез деяких особливих форм вуглецю, таких, як алмазне скло, є досить складним завданням, вирішити яку вченим вдалося лише в останні роки. “синтез аморфного вуглецевого матеріалу з тривимірною структурою давно вже був однією з цілей досліджень в області матеріалознавства” – пишуть дослідники, – “вся проблема полягала в пошуках правильного виду вихідного матеріалу, який би був перетворений в скло за допомогою зовнішнього тиску”.
Якщо прикласти високий тиск до графіту, наприклад, то в результаті ви отримаєте прозорий кристал алмазу. Самі кристали алмазу цілком схожі на вихідний матеріал для створення скла, але їх висока точка плавлення, 4 227 градусів цельсія, робить цю затію якщо не неможливою, то недоцільною з практичної точки зору.
Найбільш підходящим варіантом для створення алмазного скла виявився фулерен, матеріал, що представляє собою кулі з 60 атомів вуглецю. Вчені розігріли фулерен до температури, при якій кулі бакиболов розпалися на безладні частини і застосували до всього цього високий тиск. І в результаті впливу тиску була отримана подібна склу форма вуглецю, частини якого мають розмір близько міліметра через невеликі розміри алмазних наковален, між якими створювалося тиск і формувався матеріал.
При випробуваннях зразків алмазного скла вчені виявили, що його твердість становить 102 гпа. Це значення вище твердостіалмаза природного походження, але не дотягує трохи до твердості am-iii (113 гпа), ще однієї екзотичної форми скла, синтезованої не дуже давно китайськими вченими.
Також вченим вдалося виміряти коефіцієнт теплопровідності нового матеріалу, який склав 26 одиниць, що є найвищим показником серед аналогічних показників будь-яких інших типів відомих аморфних матеріалів. Синтез алмазного скла проводиться при температурі від 900 до 1000 градусів цельсія, що знаходиться в межах робочого діапазону існуючого технологічного обладнання.
“створення виду алмазного скла з таким рядом чудових властивостей відкриє масу можливостей для реалізації нових технологій”, – пишуть дослідники, – “тепер нам треба розробити технологію синтезу великих частин нового матеріалу, яка буде підходити для умов масового виробництва, що саме по собі досить реально”.
ключові слова: вуглець, фулерен, c60, бакіболли, температура, тиск, алмаз, скло, міцність
першоджерело
інші новини по темі:
Отримана нова форма скла, міцність якої перевершує міцність алмазу
Вчені отримали нову форму вуглецю, матеріал, який, крім міцності, …
Отримана нова форма вуглецю, що перевершує по міцності міцність алмазу.
Дослідникам вдалося отримати” двовимірне ” скло.
Вчені виявили нову надтверду форму вуглецю.
