Науковці на основі вуглецю створили новий надтвердий матеріал, котрий зможе конкурувати в промисловості з алмазами

Міжнародна група науковців в результаті експериментів отримала речовину, яка практично не руйнується і яка може конкурувати з алмазом як найтвердіший матеріал на Землі. Автори дослідження, опублікованого в журналі Advanced Materials, повідомили про те, що вони змогли вирішити багаторічну загадку і створили надтвердий матеріал, який може бути конкурентом алмазу, пише Phys.

Вчені намагалися розкрити потенціал нітридів вуглецю протягом останніх понад 30 років, відтоді, як уперше було виявлено унікальні властивості цих хімічних сполук, зокрема те, що вони мають високу стійкість до високих температур. Але численні спроби синтезу не привели до результатів, що заслуговують на увагу. Тепер же міжнародна група дослідників нарешті домоглася успіху.

Науковці з'ясували, що якщо піддавати сполуки азоту і вуглецю дуже високій температурі та тиску, то отримані матеріали, тобто нітриди вуглецю, стають набагато міцнішими за кубічний нітрид бору. Остання речовина є найтвердішим матеріалом на Землі після алмазу.

Вчені нагрівали сполуки азоту і вуглецю до температури 1500 градусів Цельсія, при цьому вони піддавалися тиску від 70 до 135 гігапаскалів. Це приблизно в 1 млн разів більше, ніж рівень атмосферного тиску на нашій планеті. За допомогою різних прискорювачів частинок ці хімічні сполуки просіювали рентгенівськими променями, щоб з'ясувати розташування атомів у них за екстремальних температур і тиску.

У результаті з'ясувалось, що три сполуки нітриду вуглецю мають необхідні будівельні блоки для того, щоб отримати надтвердий матеріал. Цікаво, що всі три хімічні сполуки змогли зберегти властивості, такі самі, як у алмазів, навіть коли вони вже не піддавалися сильному нагріванню і величезному тиску.

Подальші спостереження показали, що нові матеріали мають також й інші важливі властивості, як-от фотолюмінесценція та висока щільність енергії. Завдяки цьому в отриманих зразках може зберігатися велика кількість енергії в невеликій кількості маси.

За словами вчених, такі майже не зруйновані нітриди вуглецю можуть стати досконалими конструкційними матеріалами, які можуть конкурувати за своєю твердістю з алмазами.

Таким чином можна створити на їхній основі надміцні матеріали, які можна використовувати в різних промислових цілях. Наприклад, це можуть бути захисні покриття для автомобілів і навіть для космічних кораблів. Також можна створити надміцні ріжучі інструменти, які не поступатимуться алмазним аналогам.

Автори дослідження кажуть, що спочатку не могли повірити в те, що їм вдалося створити матеріали, про які вчені мріяли понад 30 років.