РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Физики получили сверхпрочное алмазное стекло

Исследователи из Carnegie Science разработали сверхтвердое алмазное стекло.
Физики получили сверхпрочное алмазное стекло

Изготовленный из измельченных углеродных «бакиболлов», новый материал обладает высокой теплопроводностью и может найти применение в электронике

Углерод — это универсальный элемент, образующий множество стабильных структур в различных атомных расположениях, от графена до алмаза. Они могут быть повторяющимися кристаллическими узорами или аморфными, как стекло, а сами атомные связи могут образовываться в двух или трех измерениях, что определяет твердость материала. Однако некоторые формы, такие как алмазное стекло, изготовить намного сложнее прочих.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

«Синтез аморфного углеродного материала с трехмерными связями был нашей давней целью», — заявил Инвэй Фэй, автор нового исследования. «Уловка состоит в том, чтобы найти правильный исходный материал, который можно преобразовать под давлением».

Если, например, вы приложите давление к графиту, то получите кристаллическую решетку алмаза. Сам алмаз может показаться логической отправной точкой для изготовления алмазного стекла, но его температура плавления в 4227 °C слишком высока для практического использования. Команде нужно было найти форму углерода, которая могла бы стать достаточно неупорядоченной в атомном отношении, прежде чем подвергнуться давлению.

Этой формой оказался фуллерен, широко известный как «бакиболлы». Его молекула состоит из 60 атомов углерода, расположенных в форме полого футбольного мяча. Команда нагревала их до тех пор, пока форма шара не превратилась в беспорядочную форму, после чего с помощью пресса и нескольких наковален приложила к материалу высокое давление. Конечным результатом стало алмазоподобное стекло, которое можно было изготавливать кусками миллиметрового размера.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Схема процесса
Схема процесса Yingwei Fei

При ближайшем рассмотрении команда обнаружила, что твердость нового стекла составляет около 102 гигапаскалей (ГПа). Это выше, чем у природного алмаза, но не так высоко, как у AM-III — формы стекла, недавно синтезированного в Китае, с твердостью до 113 ГПа.

Команда также утверждает, что новое сверхтвердое стекло имеет самую высокую теплопроводность среди всех аморфных материалов, со значением k 26. Важно отметить, что его можно синтезировать при температурах от 900 до 1000 °C, что вполне достижимо в условиях современных заводов и фабрик.

«Создание стекла с такими превосходными свойствами откроет двери для новых применений», — уверен Фей. «Использование новых материалов из стекла зависит от возможности изготавливать крупные изделия, что в прошлом было сложной задачей. Сравнительно низкая температура, при которой мы смогли синтезировать это новое сверхтвердое алмазное стекло, делает массовое производство более практичным».

Загрузка статьи...