Ультратвёрдый фуллерит - тверже алмаза

Алмазная наковальня, деформированная при синтезе ультратвёрдого фуллерита. Вмятина в центре наковальни указывает на то, что синтезированный материал твёрже алмаза.Алмазная наковальня, деформированная при синтезе ультратвёрдого фуллерита. Вмятина в центре наковальни указывает на то, что синтезированный материал твёрже алмаза.

СИНТЕЗ САМОГО ТВЕРДОГО МАТЕРИАЛА В МИРЕ

 

В Троицке разработали промышленный способ получения ультратвёрдого фуллерита — материала более твёрдого, чем алмаз.

 

Чем тверже режущий тем дольше он служит, и тем качественнее можно обрабатывать детали. Физики, химики, технологи создали много сверхтвёрдых материалов, но, несмотря на все старания, долгое время самым твёрдым оставался природный алмаз. Ситуация стала меняться с открытием новых форм углерода. Двадцать лет назад в результате длительных совместных российско-французских исследований (см. «Наука и жизнь» № 10, 1995 г.) в Институте физики высоких давлений РАН им. Л. Ф. Верещагина впервые синтезировали ультратвёрдый фуллерит, который оказался твёрже природного алмаза, — отсюда он и получил название «ультратвёрдый».

Структура фуллерита. Фуллерит представляет собой молекулярный кристалл, в узлах решётки которого расположены молекулы фуллерена.

Фуллериты представляют собой молекулярные кристаллы, образованные молекулами фуллерена С60. Первые фуллериты получены в 1990 году в Институте ядерной физики в Гейдельберге (Германия). Сообщение об этом открытии вызвало шквал работ по исследованию свойств и методов синтеза нового вещества. Под действием высокого давления и температуры исследователи получали самые разные, неизвестные ранее фазы, образуемые молекулами фуллерена. В их числе были и сверхтвёрдые фуллериты. Ультратвёрдый фуллерит — тот, что твёрже алмаза, — оказался трёхмерным полимером, состоящим из кристаллов фуллерита.

Индентор Виккерса («твёрдомер») из ультратвёрдого фуллерита превосходит по характеристикам и сроку службы алмазный индентор.

Ультратвёрдый фуллерит остаётся самым твёрдым материалом и сегодня: его показатель твёрдости колеблется в пределах 150—300 ГПа (гигапаскалей) против 70—150 ГПа у натуральных алмазов. С практической точки зрения он интересен не только специалистам по обработке металлов и других материалов, но и для научных исследований, прежде всего для измерения твёрдости сверхтвёрдых материалов и того же алмаза. Новый метод измерения твёрдости с использованием ультратвёрдого фуллерита был создан в Институте спектроскопии РАН ещё в 1997 году. Тем не менее широкого применения ультратвёрдые фуллериты до сих пор не получили, поскольку нет способов, позволяющих синтезировать их в промышленных масштабах. Это связано с технологическими трудностями: для синтеза ультратвёрдого фуллерита требуется очень высокое давление — не менее 13 ГПа, или почти 130 тысяч атмосфер. Создать его в установке большого объёма (промышленных масштабов) современная техника не позволяет.

 

Исследователи из Технологического института сверхтвёрдых и новых углеродных материалов (г. Троицк Московской области), из МФТИ, МИСиС и МГУ им. М. В. Ломоносова сумели обойти данное ограничение. Они добавили к исходным реагентам сероуглерод CS2, который, как показали эксперименты, выступает в качестве катализатора реакции трёхмерной полимеризации С60. В присутствии сероуглерода образование сверхтвёрдого материала становится возможным при меньшем давлении — 8 ГПа, причём процесс идёт при комнатной температуре, в то время как синтез этого фуллерита в отсутствие катализатора требует нагрева до 1100 К (около 830С). Сероуглерод относительно недорог и доступен: его получают в промышленных масштабах, используют в различных производствах, в том числе химических и текстильных, так что технология работы с ним хорошо отработана.

 

Новый метод синтеза ультратвёрдого фуллерита авторы исследования описали в статье, опубликованной в сентябрьском номере журнала «Carbon».



5 343
  • Нравится
  • 22

Интересно почитать


Кирпич
Можно сказать, что открытие кирпича произошло случайно. Древние зодчие строили дома из соломы, обмазанной глиной. Высохшая глина и явилась предтечей...
Наждачная бумага
О наждачной бумаге современный человек, как правило, вспоминает не часто - либо при столярных работах, либо при начале ремонта. При этом существуют...
Термос
Всякий раз, упоминая слово «термос», большинство людей вспоминают продолговатый цилиндр, сохраняющий для нас горячий кофе или чай. А...
Зеленка
Откуда у невзрачного пузырька такое «аристократическое» название - бриллиантовый зеленый? А от банальных трудностей перевода. По-латыни...
Ткань
Если вы до сих пор считаете, что одежда из натуральных тканей в любом случае лучше, чем из синтетических, вы давно не читали научных сводок....


Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Все Чудеса Мира
Категории Чудес
Просто Интересно
Любопытные сведения

Когда какому-нибудь скунсу придет в голову прогуляться по оживленному шоссе, водители автомашин в ужасе тормозят. Если машина подвергнется «химической атаке», пользоваться ею в течение нескольких месяцев станет невозможно.


Самые популярные статьи
Что больше читают