Створили суперміцний алмаз: новий кристал на 40% твердіший за природні

Китайські дослідники створили штучний "супералмаз", який перевершує за твердістю природні алмази приблизно на 40%. Вони відомі своєю винятковою твердістю, насамперед завдяки кубічній структурі їхньої решітки — особливому розташуванню атомів вуглецю. Новий вид алмазу може знайти застосування в багатьох сферах, де потрібна неймовірна міцність, і змінити їх до невпізнання, пише The Independent.

У Фокус.Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найцікавіші новини зі світу науки!

Вчені давно припускали, що гексагональна кристалічна структура може дати ще більш твердий матеріал. Цю форму, відому як гексагональний алмаз або лонсдейліт, було вперше виявлено в метеориті Каньйон-Дьябло в Аризоні 1967 року. Незважаючи на його потенціал, практичне застосування лонсдейліту залишалося обмеженим, оскільки попередні зразки часто були нечистими і мали мікроскопічні розміри.

Важливо Спіймали блискавку в алмаз: вчені зробили унікальне відкриття, вивчаючи дорогоцінне каміння

У нещодавньому дослідженні, опублікованому в журналі Nature Materials, докладно описано, як вчені з Цзіліньського університету під керівництвом професорів Лю Бінбін і Яо Мінгуан успішно синтезували добре кристалізовані, майже чисті гексагональні алмази. Вони домоглися цього, нагріваючи сильно стиснутий графіт за певних температурних градієнтів, внаслідок чого вийшли міліметрові блоки, що складаються з ультратонких гексагональних алмазних шарів.

Ці синтетичні алмази демонструють чудову термічну стабільність до 1100 градусів і вражаючу твердість у 155 гігапаскалів (ГПа), тоді як твердість природних алмазів становить близько 100 ГПа, а термічна стабільність — до 700 градусів, заявили автори. Щоб зрозуміти всю міцність нового кристала, варто уявити, що якщо природний алмаз твердий, як молоток, що забиває цвях, то новий його вид можна порівняти з відбійним молотком, що розбиває бетон. Цей прорив не тільки забезпечує життєздатний метод виробництва високоякісних гексагональних алмазів, а й відкриває нові можливості для їх застосування в різних галузях промисловості.

Покращені властивості цих супералмазів роблять їх ідеальними для використання в ріжучих інструментах, буровому обладнанні та інших галузях, де важливі висока твердість і термічна стабільність. Крім того, успішний синтез дає змогу отримати цінні відомості про перетворення графіту на алмазні структури в умовах високого тиску і високих температур, що може призвести до подальших інновацій у матеріалознавстві.

Варто зазначити, що раніше вже робили спроби створити гексагональні алмази в лабораторних умовах. Наприклад, у дослідженні 2021 року, проведеному вченими з Ліверморської національної лабораторії імені Лоуренса у США, також удалося синтезувати гексагональні алмази, що вказує на їхній потенціал як альтернативи звичайним алмазам у різних галузях застосування, зокрема в обробленні та свердлінні.

Це досягнення показує сьогоднішню швидкість прогресу в матеріалознавстві та вказує на потенціал інженерних матеріалів, які перевершуватимуть природні матеріали за своїми характеристиками, прокладаючи шлях для технологічних інновацій у багатьох галузях.

Раніше Фокус писав про найміцніший мінерал у світі. Алмази вважаються найтвердішими дорогоцінними каменями, але це зовсім не робить їх найміцнішими з усіх природних мінералів.

Також Фокус писав про те, що під Францією виявили найбільше у світі родовище палива майбутнього. Дослідники вважають, що ця знахідка допоможе світу відмовитися від використання "брудного викопного палива", що шкодить планеті.