НовостиФизика

Открытие самого прочного и самого твердого аморфного материала на основе углерода


Китайским исследователям удалось получить настолько прочную форму углерода, что она может поцарапать поверхность алмаза. Новый прозрачный материал, который также обладает полупроводниковыми свойствами, что может сделать его идеальным кандидатом для многих применений.

В отличие от кристаллических материалов, где атомы расположены упорядоченно, аморфные материалы обычно не отличаются исключительной твердостью или прочностью. Пластик и стекло легко бьются и относительно мягкие. Алмаз, с другой стороны, является одним из самых твердых известных материалов. По шкале Виккерса его твердость составляет от 56 до 62 ГПа (гигапаскалей). Этот рекорд был побит новым материалом, разработанным группой китайских исследователей из Университета Яншань, которые синтезировали форму углерода под названием AM-III, достигающую твердости... 113 ГПа. "AM-III - это просто самый твердый аморфный материал из когда-либо созданных", — хвалится Чжишэн Чжао и его коллеги в исследовании, опубликованном в журнале National Science Review.

Исследователи экспериментировали с различными конфигурациями атомов углерода и в итоге остановились на фуллеренах, представляющих собой 60 атомов углерода, соединенных вместе в шестиугольную форму, как в графитовых листах. Но в отличие от графита, атомы также содержат пентагональные или семиугольные кольца, что не позволяет структуре быть плоской. В результате фуллерены имеют форму трубки или шара. Эти фуллерены подвергаются воздействию высоких температур и давления, которые "дробят" их и заставляют смешиваться вместе, пока не получается материал с желаемыми характеристиками.

На изображении показаны царапины на поверхности алмаза, нанесенные кусочком AM-III диаметром один миллиметр.

Будущие сверхпрочные солнечные панели?

AM-III не только тверже алмаза, но в отличие от алмаза, который является очень плохим проводником, он обладает полупроводниковыми свойствами, с полосой пропускания 1,5-2,2 эВ, аналогичной полосе пропускания аморфного кремния. Кроме того, он чрезвычайно термостабилен и не деформируется даже при экстремальных нагрузках. Это делает его идеальным кандидатом для создания небьющихся и устойчивых к погодным условиям солнечных панелей, отмечают авторы. Можно также представить себе экраны смартфонов, которые невозможно поцарапать, или применение в космической отрасли. Однако не стоит слишком радоваться: графен, открытый более 15 лет назад, до сих пор не нашел масштабного рынка сбыта.

Следите за New-Science.ru на нашем канале Telegram, и на странице Вконтакте. Не пропустите ни одной нашей статьи и обновления, касающиеся аэрокосмической отрасли, науки и освоения космоса.
Подписывайтесь на нас
Back to top button