Конкурент алмаза: ученые создали новый сверхтвердый материал

Авторы исследования, опубликованного в журнале Advanced Materials, сообщили о том, что они смогли решить многолетнюю загадку и создали сверхтвердый материал, который может быть конкурентом алмаза, пишет Phys.

Ученые пытались раскрыть потенциал нитридов углерода в течение последних более 30 лет, с тех пор, как впервые были обнаружены уникальные свойства этих химических соединений, в том числе то, что они имеют высокую устойчивость к высоким температурам. Но многочисленные попытки синтеза не привели к заслуживающим внимание результатам. Теперь же международная группа ученых наконец-то добилась успеха.

Ученые выяснили, что если подвергать соединения азота и углерода очень высокой температуре и давлению, то полученные материалы, то есть нитриды углерода становятся намного прочнее чем кубический нитрид бора. Последнее вещество является самым твердым материалом на Земле после алмаза.

Ученые нагревали соединения азота и углерода до температуры 1500 градусов Цельсия, при этом они подвергались давлению от 70 до 135 гигапаскалей. Это примерно в 1 млн раз больше, чем уровень атмосферного давления на нашей планете. С помощью разных ускорителей частиц эти химические соединения просеивали рентгеновскими лучами, чтобы выяснить расположение атомов в них при экстремальных температурах и давлении.

В результате ученые выяснили, что три соединения нитрида углерода имеют необходимые строительные блоки для того, чтобы получить сверхтвердый материал. Интересно, что все три химические соединения смогли сохранить свойства, такие же, как у алмазов, даже когда они уже не подвергались сильному нагреву и огромному давлению.

Дальнейшие наблюдения показали, что новые материалы имеют также и другие важные свойства, такие как фотолюминесценция и высокая плотность энергии. Благодаря этому в материалах может храниться большое количество энергии в небольшом количестве массы.

По словам ученых, такие почти не разрушаемые нитриды углерода могут стать совершенными конструкционными материалами, которые могут конкурировать по своей твердости с алмазами.

Таким образом можно создать на их основе сверхпрочные материалы, которые можно использовать в различных промышленных целях. Например, это могут быть защитные покрытия для автомобилей и даже для космических кораблей. Также можно создать сверхпрочные режущие инструменты, которые не будут уступать алмазным аналогам.

Авторы исследования говорят, что сначала не могли поверить в то, что им удалось создать материалы, о которых ученые мечтали более 30 лет.