Появилось сверхтвердое стекло, которое прочнее алмаза и которое легко производить

Авторы новой работы использовали дробленные молекулярные сферы из углерода, чтобы создать новый материал, который также обладает высокой теплопроводностью — его можно использовать в электронике. 

Углерод — это универсальный инструмент, из которого можно сделать множество стабильных структур в различных атомных конфигурациях — от графена до алмаза. Это могут быть повторяющиеся кристаллические узоры или аморфные, как стекло. Сами атомные связи могут образовываться в двух или трех измерениях — это определяет твердость материала. Но есть формы, например, алмазное стекло, которые сложнее изготовить, чем другие.

Мы давно изучали, как синтезировать аморфный углеродный материал с трехмерными связями. Хитрость заключается в том, чтобы найти правильный исходный компонент.

Инвэй Фей, автор нового исследования

Если поместить графит под высокое давление, то получится кристаллическая решетка алмаза. Было бы логично использовать алмаз для изготовления алмазного стекла, но его температура плавления 4,227 °C — это слишком высоко для практического использования. Поэтому авторы искали такую форму углерода, которая могла бы стать достаточно атомарно неупорядоченной, прежде чем подвергнуться давлению.

Так исследователи пришли к фуллерену, или бакиболу — это молекулярное соединение, которое выглядит как выпуклые замкнутые многогранники. Оно состоит из 60 атомов углерода, расположенных в форме полого футбольного мяча.

Команда нагревала его до тех пор, пока шар не превратился в хаотичный набор. Далее вещество поместили под давление. В результате получилось алмазоподобное стекло. Его сделали в виде кусочков миллиметрового размера.

Полученное стекло выдержало 102 гигапаскаля. Это выше, чем природный алмаз, но ниже, чем AM-III — форма стекла, недавно синтезированная в Китае, она выдержала до 113 гигапаскалей. 

Команда также утверждает, что новое сверхтвердое стекло обладает самой высокой теплопроводностью из всех аморфных материалов — k 26. Также его можно синтезировать при температурах от 900 до 1 000 °C, это находится в пределах досягаемости промышленного производства.

Читать далее

Посмотрите, как выглядит Сатурн с Луны. Фото сделал орбитальный аппарат НАСА

«Хаббл» завершил путешествие по внешней Солнечной системе: что он там увидел

Термоядерный реактор KSTAR установил рекорд: он удержал плазму дольше, чем когда-либо