Якщо вам цікава новина — читайте Кучеряве медіа (КРВ.медіа):
Viber | Instagram | WhatsApp | FB | TikTok | YouTube
Група міжнародних науковців виявила новий клас матеріалів – карбонітриди, які можуть перевершити алмаз за твердістю. Дослідження, проведене вченими з Університету Единбурга, Університету Байройта (Німеччина) та Університету Лінчепінга (Швеція), показало, що при надвисокому тиску та температурі карбонітриди формують надміцні структури. Вони зберігають свої властивості навіть при поверненні до нормального атмосферного тиску та температури.
Новий надміцний матеріал: альтернатива алмазу?
Що таке карбонітриди та чому вони унікальні?
Карбонітриди – це сполуки вуглецю та азоту, що мають виняткові фізичні властивості. Вчені давно припускали, що ці речовини можуть перевершити за твердістю навіть кубічний нітрид бору – другий за твердістю матеріал після алмазу. Проте протягом десятиліть їх не вдавалося синтезувати у стабільному вигляді.
Останні дослідження довели, що при тиску від 70 до 135 гігапаскалів (що приблизно в мільйон разів перевищує атмосферний) та температурах понад 1500°C, ці матеріали утворюють надміцні структури. Це відкриття є революційним для багатьох галузей промисловості.
Як проводилися дослідження?
Команда вчених використовувала потужні рентгенівські промені на трьох синхротронах: у Франції (European Synchrotron Research Facility), Німеччині (Deutsches Elektronen-Synchrotron) та США (Advanced Photon Source). Це дозволило їм точно визначити атомну структуру отриманих матеріалів.
Результати показали, що три різні карбонітридні сполуки зберігають свої надміцні властивості навіть після повернення до нормального тиску та температури. Окрім того, матеріали демонструють високий рівень фотолюмінесценції та енергетичної щільності – властивості, які можуть бути корисними в електроніці.
Мікроскопічний вид зразків твердого алмазу
Потенційне застосування надтвердих матеріалів
Відкриття карбонітридів відкриває широкі можливості для промислового використання:
- Захисні покриття – новий матеріал може бути використаний у виробництві міцніших та зносостійких покриттів для автомобілів, космічних апаратів та авіаційної техніки.
- Різальні інструменти – карбонітриди можуть бути застосовані у виробництві високоточних лез та свердел, що перевершують за довговічністю алмазні аналоги.
- Сонячні панелі – фотолюмінесцентні властивості відкривають можливість використання нового матеріалу у фотоелектричних елементах.
- Оптичні детектори – завдяки унікальним світловим характеристикам карбонітриди можуть знайти застосування у лазерах та сенсорах високої точності.
Чи стане новий матеріал конкурентом алмазу?
Науковці припускають, що карбонітриди можуть стати альтернативою природному та синтетичному алмазу, особливо у випадках, коли потрібна не лише твердість, а й додаткові функціональні властивості. Однак, поки що їхнє комерційне виробництво потребує подальших досліджень та вдосконалення методів синтезу.
Окрім карбонітридів інженери створили слиз, що виробляє електроенергію.
