Производство превосходящего по твердости алмаз фуллерита поставят на поток
Разработан новый метод синтеза ультратвердого фуллерита, который по твердости превосходит алмаз. Способ, позволяющего синтезировать этот материал, описан российскими учеными из Технологического института сверхтвердых и новых углеродных материалов в Троицке, МФТИ, МИСиС и МГУ в журнале Carbon. Кратко же с выводами ученых можно ознакомиться на сайте МФТИ.
Ученые показали, что при создании материала добавление к смеси реагентов сероугерода играет роль катализатора в синтезе фуллерита. За счет сероугерода образование ценного сверхтвердого материала становится возможным при достаточно малом давлении — 8 гигапаскалей (ГПа), причем при комнатной температуре, в то время как предыдущие попытки синтезировать фуллерит при 13 ГПа требовали нагрева свыше 820 градусов Цельсия.
В статье исследователи отмечают, что алмаз уже давно не является самым твердым материалом. Натуральные алмазы имеют твердость около 150 гигапаскалей, в то время как ультратвердый фуллерит, занимающий первое место в перечне самых твердых материалов, обладает твердостью от 150 до 300 ГПа.
Ультратвердые — это все материалы, которые превосходят по твердости алмаз; материалы мягче алмаза, но тверже нитрида бора, обозначают как сверхтвердые. Фуллериты — это материалы, состоящие из фуллеренов, молекул в виде сфер из атомов углерода. Первый фуллерен — бакминстерфуллерен — был синтезирован в 1985 году, за его открытие в 1996 году была присуждена Нобелевская премия по химии. Углеродные сферы в составе фуллерита могут быть по-разному упакованы, и твердость материала очень сильно зависит от того, как именно они связаны между собой.
Алмазные наковальни, деформированные при синтезе ультратвердого фуллерита
Тем не менее материал в промышленных масштабах пока не получают. Невозможность его синтеза в больших количествах обусловлена очень высоким давлением, которое необходимо создать для начала реакции. Образование трехмерного полимера начинается при давлениях от 13 ГПа или 130 тысяч атмосфер — а создать такое давление в большом объеме современная техника не позволяет. Таким образом, новый метод синтеза может помочь поставить производство ультратвердого фуллерита на поток.
«Открытие, описанное в статье, создает новое направление в области материалов, поскольку существенно снижает давление синтеза и позволяет промышленно производить этот материал и его производные», — рассказывает ведущий автор исследования, заведующий лабораторией функциональных наноматериалов в ФГБНУ ТИСНУМ Михаил Попов.