Ученые разработали искусственный алмаз, который может преобразовать промышленный сектор
Учёные разработали синтетический алмаз, который может значительно повлиять на различные области промышленности благодаря своим уникальным свойствам и возможностям применения. Алмаз издревле считается самым крепким минералом, существующим в природе, но недавно ученым удалось сделать его синтетическую версию, которая превосходит природный аналог по твердости. Этот прорыв стал возможен благодаря новейшей технологии синтеза, основанной на необыкновенной обработке графита, сообщает Pravda.Ru.
В научном эксперименте графит подвергли высокому давлению и позже нагрели до 1800 К (приблизительно 1527°С или 2780°F). В результате этих манипуляций был получен алмаз с гексагональной структурой, в отличие от привычной кубической решетки, которая характерна для природных алмазов.
Гексагональный алмаз, также именуемый лонсдейлитом, впервые был замечен учеными более полувека назад в кратерах от падения метеоритов. Новое исследование подтвердило, что его уникальная кристаллическая структура обеспечивает ему заметно большую прочность.
Авторы этого исследования пояснили, что большая часть алмазов — как природных, так и тех, которые были созданы искусственно — имеет кубическую решетку. Тем не менее, гексагональная форма остается редкостью и до сих пор слабо изучена из-за трудностей, связанных с получением чистых и достаточно крупных образцов.
Процесс создания таких алмазов представляет собой сложную задачу, и вопросы об их существовании до сих пор вызывают споры среди ученых. Тем не менее, проведенные эксперименты продемонстрировали прочность нового материала на уровне 155 гигапаскалей (ГПа), в то время как природный алмаз не превышает 110 ГПа.
Помимо этого, синтетический гексагональный алмаз продемонстрировал выдающуюся термическую стабильность — он сохраняет свои свойства при температурах до 1100 °C (2012°F). В сравнении, наноалмазы, часто используемые в промышленности, выдерживают лишь до 900 °C (1652°F), а природные алмазы способны противостоять высоким температурам только в вакууме.
Ученые также разработали новые методы для масштабирования производства, преодолев прежние сложные моменты. Установлено, что при сжатии графита до крайне высоких давлений, а затем его нагреве под давлением преимущественно формируется гексагональная структура.
Хотя технология массового производства еще требует доработки, полученные образцы показывают огромный потенциал в таких областях, как бурение, машиностроение и системы хранения данных. Например, в бурении синтетический алмаз сможет повысить эффективность процесса и снизить затраты за счет более длительного срока службы инструментов.
Предыдущие попытки синтезировать гексагональные алмазы также имели место — в 2016 году был создан аналогичный материал из аморфного углерода. Однако новый метод подтвердил свою эффективность, открывая перспективы для создания материалов с еще большей прочностью и устойчивостью. Процесс получения такого алмаза может также привести к разработке новых видов композитных материалов, которые обладают особыми свойствами.
Авторы исследования подчеркнули, что их работа предоставляет важную информацию о превращении графита в алмаз при экстремальных условиях, что может послужить основой для будущих разработок в сфере производства и применения сверхпрочных материалов. Эти достижения открывают новые горизонты для применения в аэрокосмической отрасли, где высокая прочность и легкость материалов критически важны.