Ултратвърдо диамантено стъкло, направено чрез смачкване на бъкиболи

Сподели
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Изследователи от Carnegie Science са разработили ултратвърдо диамантено стъкло. Изработен изцяло от натрошени „футболни топки“ от въглерод, новият материал също има висока топлопроводимост и може да намери приложение в електрониката.

Въглеродът е универсален елемент, образуващ много стабилни структури в различни атомни подреждания, от графен до диамант. Те могат да бъдат повтарящи се кристални модели или аморфни като стъкло, а самите атомни връзки могат да се образуват в две или три измерения, което определя твърдостта на материала. Въпреки това, някои форми, като диамантено стъкло, са били по-трудни за правене от други.

„Синтезът на аморфен въглероден материал с триизмерни връзки е дългогодишна цел“, казва Yingwei Fei, автор на новото изследване. „Номерът е да се намери правилният изходен материал, който да се трансформира с прилагане на натиск.“

Ако приложите натиск върху графита, например, ще получите кристалното подреждане на диаманта. Самият диамант може да изглежда като логична отправна точка за направата на диамантено стъкло, но неговата точка на топене от 4227 °C (7640 °F) е твърде висока за практическа употреба. Екипът трябваше да намери форма на въглерод, която може да стане достатъчно атомно неуредена, преди да бъде подложена на натиск.

Те откриха целта си във фулерен, широко известен като бъкибол, който се състои от 60 въглеродни атома, подредени във форма на куха футболна топка. Екипът ги нагрява, докато формата на топката се срутва в неправилно подреждане, след което се прилага високо налягане с помощта на преса с множество наковалня. Крайният резултат е стъкло, подобно на диамант, което може да бъде произведено на парчета с милиметров размер.

Диаграма, показваща как се произвежда новото ултратвърдо диамантено стъкло

Yingwei Fei

При по-внимателна проверка екипът установи, че новото стъкло има твърдост от около 102 GigaPascals (GPa). Това е по-високо от естествения диамант, но не толкова твърд като AM-III, форма на стъкло, наскоро синтезирана в Китай, която има твърдост до 113 GPa.

Екипът също така твърди, че новото ултратвърдо стъкло има най-високата топлопроводимост от всеки аморфен материал, със стойност ak от 26. Важно е, че може да се синтезира при температури между 900 и 1000 °C (1652 и 1832 °F), което е в обсега на промишленото производство.

„Създаването на стъкло с такива превъзходни свойства ще отвори вратата за нови приложения“, казва Фей. „Използването на нови стъклени материали зависи от изработването на големи парчета, което е представлявало предизвикателство в миналото. Сравнително ниската температура, при която успяхме да синтезираме това ново ултратвърдо диамантено стъкло, прави масовото производство по-практично.

Изследването е публикувано в списанието природата.

Източник: Науката на Карнеги

.

Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •