Твердіший за алмаз: Вчені створили матеріал майбутнього

Науковці повідомили про прорив у матеріалознавстві: їм вдалося отримати чисті зразки рідкісного мінералу Лонсдейліт, який також називають гексагональним алмазом. Дослідження показало, що цей матеріал може бути твердішим за звичайний алмаз, який тривалий час вважався найтвердішою природною речовиною на Землі.

Про це передають Патріоти України з посиланням на портал Live Science та результати роботи опубліковані в авторитетному науковому журналі Nature.

Чим гексагональний алмаз відрізняється від звичайного

Звичайний алмаз має кубічну кристалічну структуру, через що його часто називають кубічним алмазом. Атоми вуглецю в ньому розташовані у формі кубічної решітки.

У лонсдейліті ж атоми вуглецю формують шестикутну структуру, схожу на бджолині стільники.

Саме ця особливість може робити матеріал:

• жорсткішим
• твердішим
• стійкішим до окислення

порівняно зі звичайним алмазом.

Теорія, якій понад 60 років

Ідею існування гексагонального алмазу вперше висунули американські фізики ще у 1962 році.

У 1967 році дослідники заявили, що нібито знайшли цей матеріал у лабораторії, а також у деяких метеоритах.

Однак багато вчених довгий час сумнівалися у його існуванні. Вони припускали, що попередні дослідження просто спостерігали дефекти звичайного алмазу, а не новий матеріал.

Головна проблема полягала у тому, що дослідникам не вдавалося отримати чисті зразки.

У більшості випадків лонсдейліт був змішаний з:

• кубічним алмазом
• графітом
• іншими мінералами

Через це було майже неможливо точно виміряти його фізичні властивості.

Як ученим вдалося створити новий матеріал

Китайські дослідники змогли отримати чисті зразки, стискаючи графіт у надзвичайно екстремальних умовах.

Для цього вони:

• застосували тиск 20 гігапаскалів (приблизно у 200 тисяч разів більший, ніж атмосферний тиск на Землі);
• нагріли матеріал до 1300–1900 °C;
• підтримували ці умови близько 10 годин.

Якщо температура і тиск стають ще вищими, гексагональний алмаз починає перетворюватися назад у кубічний алмаз.

Де можуть застосовувати новий матеріал

За словами дослідників, новий матеріал може значно покращити багато сучасних технологій.

Зокрема його можна використовувати для:

• свердлильних і ріжучих інструментів
• абразивних покриттів
• полірування надтвердих матеріалів
• відведення тепла від електроніки

Через високу стійкість до окислення він також може працювати при значно вищих температурах, ніж звичайний алмаз.