Материал по-твърд от диаманта? Учените отговарят

Учени са напът да разкрият твърдо вещество, което може да съперничи на диаманта като най-твърдия материал на Земята, съобщи Физ. орг.

Авторите на изследване, публикувано в сп. Advanced Materials, са установили, че когато прекурсори на въглерода и азота бъдат подложени на екстремна топлина и налягане, получените материали, известни като въглеродни нитриди, са по-твърди от кубичния борен нитрид - втория по твърдост материал след диаманта, пише БТА.

Постигнатият пробив отваря врати за многофункционални материали, които могат да бъдат използвани за промишлени цели, включително защитни покрития за автомобили и космически кораби, режещи инструменти с висока издръжливост, слънчеви панели и фотодетектори, отбелязват експертите.

Учените се опитват да отключат потенциала на въглеродните нитриди още от 80-те години на миналия век, когато за първи път забелязват техните изключителни свойства, включително висока устойчивост на топлина. Въпреки това, след повече от три десетилетия изследвания и многобройни опити за синтезирането им, така и не са докладвани достоверни резултати.

Сега международен екип от учени под ръководството на изследователи от Единбургския университет и експерти от университета на Байройт, Германия, и университета на Йоншьопинг, Швеция, най-накрая е успял да постигне пробив.

За целите на изследването прекурсори на въглерода и азота са били подложени на екстремна топлина (над 1500 градуса Целзий) и налягане (между 70 и 135 гигапаскала). За да се определи атомното подреждане на съединенията при тези условия, пробите са били осветени от интензивен рентгенов лъч в три ускорителя на частици.

Изследователите са открили, че три съединения на въглеродния нитрид притежават необходимите градивни елементи за свръхтвърдост. Забележителното е, че и трите съединения са запазили качествата си, наподобяващи тези на диамантите, когато са се върнали към обичайното налягане и температура.

По-нататъшни изчисления и експерименти са показали, че новите материали имат допълнителни свойства, включително фотолуминесценция и висока енергийна плътност. Изследователите смятат, че потенциалът на въглеродните нитриди е огромен, като те могат да се превърнат в най-добрите инженерни материали, конкуриращи диамантите.