Учёные синтезировали самый твёрдый и прочный аморфный углеродный материал

Аморфность, то есть бесформенность или неупорядоченность – удивительное свойство, характерное не только для людей, но и для некоторых материалов. Например, самое известное аморфное тело – это стекло. Оно вроде и твёрдое, но такого структурного порядка, как кристаллы не имеет.

Если мы посмотрим на кристалл алмаза под микроскопом, то атомы и молекулы углерода, составляющие его кристаллическую структуру, выстраиваются в определённом порядке, в то время как стекло очень слабо упорядоченно. Это объясняет почему алмазы такие твёрдые, а стекло так легко разбить.

Твердость углеродных материалов AM по сравнению с другими известными аморфными материалами и царапины на поверхности алмаза (001) с зазубринами AM-III. Источник: Национальный научный обзор (2021 г.). DOI: 10.1093 / nsr / nwab140

Вообще-то алмазы можно получить, подвергая графит воздействию высоких температур и давления, – аналогично тому, как алмазы получаются в природе. Но вместо этого в новой работе исследователи использовали фуллерены – структуры из углерода в виде полых шариков.

Также учёные замедлили сам процесс, нагревая и сжимая материал в течение примерно 12 часов, чтобы предотвратить превращение материала в алмаз.Полученный материал, а он носит гордое имя Углерод AM-III, желтоватый, без определенной структуры и очень прочный – он набрал 113 гигапаскалей в тесте на твердость по Виккерсу, что выше, чем у некоторых алмазов, твёрдость которых в среднем около 100 гигапаскалей.

Исследователи отмечают, что углерод AM-III примерно в десять раз твёрже стали и должен немного лучше, чем большинство бронежилетов, останавливать пули. Чтобы доказать его прочность, учёные взяли образец AM-III, чтобы нанести глубокую царапину на алмазе (на картинке слева алмаз и новый материал AM-III, а справа микрофотографии царапин на алмазе). Исследователи отмечают, что прочность обусловлена составом материала: он имеет как упорядоченные, как кристаллы, микроструктуры, так и неупорядоченные, как стекло.

Это делает углерод AM-III частично аморфным, а частично кристаллическим.

Источник phys.org


Больше на Granite of science

Подпишитесь, чтобы получать последние записи по электронной почте.

Добавить комментарий

Больше на Granite of science

Оформите подписку, чтобы продолжить чтение и получить доступ к полному архиву.

Читать дальше