Фізики створили неймовірно тверде алмазне скло
Дослідники з Carnegie Science розробили дивовижно тверде алмазне скло.
Виготовлений з подрібнених вуглецевих «бакіболів», новий матеріал має високу теплопровідність і може знайти застосування в електроніці
Вуглець – це універсальний елемент, який утворює безліч стабільних структур в різних атомних розташуваннях, від графена до алмазу. Вони можуть бути повторюваними кристалічними візерунками або аморфними, як скло, а самі атомні зв’язки можуть утворюватися у двох-трьох вимірах, що визначає твердість матеріалу. Однак деякі форми, такі як алмазне скло, виготовити набагато складніше інших.
“Синтез аморфного вуглецевого матеріалу з тривимірними зв’язками був нашою давньою метою”, – заявив Інвей Фей, автор нового дослідження. “Фокус полягає в тому, щоб знайти правильний вихідний матеріал, який можна перетворити під тиском”.
Якщо, наприклад, ви прикладете тиск до графіту, то отримаєте кристалічну решітку алмазу. Сам алмаз може здатися логічною відправною точкою для виготовлення алмазного скла, але його температура плавлення в 4227 °С занадто висока для практичного використання. Команді потрібно було знайти форму вуглецю, яка могла б стати досить невпорядкованою в атомному відношенні, перш ніж піддатися тиску.
Цією формою виявився фулерен, широко відомий як «бакіболли». Його молекула складається з 60 атомів вуглецю, розташованих у формі порожнистого футбольного м’яча. Команда нагрівала їх до тих пір, поки форма кулі не перетворилася в безладну форму, після чого за допомогою преса і декількох ковадл доклала до матеріалу високий тиск. Кінцевим результатом стало алмазоподібне скло, яке можна було виготовляти шматками міліметрового розміру.
При детальному огляді команда виявила, що твердість нового скла становить близько 102 гігапаскалів (ГПа). Це вище, ніж у природного алмазу, але не так високо, як у AM-III — форми скла, недавно синтезованого в Китаї, з твердістю до 113 ГПа.
Команда також стверджує, що нове надтверде скло має найвищу теплопровідність серед усіх аморфних матеріалів, зі значенням k 26. Важливо відзначити, що його можна синтезувати при температурах від 900 до 1000 °C, що цілком досяжно в умовах сучасних заводів і фабрик.
“Створення скла з такими чудовими властивостями відкриє двері для нових застосувань”, — впевнений Фей. “Використання нових матеріалів зі скла залежить від можливості виготовляти великі вироби, що в минулому було складним завданням. Порівняно низька температура, при якій ми змогли синтезувати це нове надтверде алмазне скло, робить масове виробництво більш практичним».
Источник: cikavosti.com
