Ученые нашли способ избавить алмазы от их главного недостатка — хрупкости. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Synthesis, китайским специалистам удалось создать материал, который невозможно разбить даже ударом молотка.
Несмотря на статус самого твердого природного вещества, алмаз остается хрупким, как стекло. Долгое время попытки повысить его прочность приводили к потере твердости, что ограничивало применение материала в промышленности. Однако команда из Института физики Китайской академии наук и Пекинского университета авиации и космонавтики нашла решение: они внедрили в структуру алмаза углеродные нанотрубки.
Этот «каркас» увеличил прочность материала в шесть раз, сохранив при этом его легендарную твердость. По данным исследователей, новый композит превосходит по прочности даже вольфрамовые сплавы, используемые в бронебойных снарядах.
Как работает эта структура и что она означает
Проще говоря, это нововведение аналогично укреплению керамической чаши тонкой внутренней сеткой из волокон. Сама по себе керамика тверда, но может разбиться при ударе; добавьте гибкие, высокопрочные волокна, и конструкция поглотит и перераспределит энергию, что сделает ее гораздо более устойчивой к повреждениям. В данном случае волокнами являются углеродные нанотрубки, а керамикой — алмаз. Внедрение такого каркаса в кристаллическое твердое тело без нарушения желаемой атомной структуры — технически сложная задача, поэтому этот метод, если он окажется надежным, будет заслуживать внимания.
Практические последствия зависят от масштабирования и воспроизводимости. Лабораторное подтверждение концепции — это ранний, но необходимый этап; производство стабильных, крупных партий такого композита в промышленных размерах и по ценам — это отдельная задача. Измерения исследователей показывают, что композит может превзойти некоторые твердые металлы в тех областях применения, где важны как прочность поверхности, так и сопротивление разрушению, например, в режущих инструментах, абразивах или специализированных защитных компонентах.
оригинал статьи доступен по ссылке
Researchers embed nanotube scaffold to make diamond six times tougher without losing hardness
фото в анонсе: Выращенные алмазы. Биловицкий, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons
