Ученые Цзилиньского университета получили сверхпрочное и сверхтвердое стекло на основе алмаза с максимально возможной среди существующих стекол сегодня теплопроводностью. Исследование опубликовано в научном журнале Nature от 24 ноября 2021 года.
Как известно алмаз считается самым прочным и самым прозрачным материалом на планете, но для получения стекла его использовать не представлялось возможным из-за высочайшей температуры нагрева и сильного давления, необходимого для сжатия материала. Таких показателей температуры и давления удается достигнуть только в центре земного ядра, но не искусственным путем. Если же использовать в качестве альтернативы алмазу другие формы углерода (например, графит), то таких высоких прочностных характеристик не удается достичь из-за двумерной структуры связи между молекулами углерода в кристаллической решетке.
Ученые долгими десятилетиями искали способ подобраться к
алмазу, или альтернативные материалы, способные заменить алмаз по его прочностным
характеристикам. И вот сегодня им удалось создать алмазоподобное стекло. За
основу был взят материал фуллерен, получаемый при сжигании графита и
представляющий собой сферические молекулы из атомов углерода. Сначала фуллерен
нагревали, затем добившись разрушения молекулярной структуры, начали сжимать
под максимально высоким возможным давлением (20 Гпа), пока не превратили материал
в лист углерода с трехмерной структурой, подобной структуре алмаза. Также этот
материал известен как адамантиновые стекла.
Проведя все возможные тесты, ученые пришли в восторг: новый
полученный материал, был схож с алмазом не только своей трёхмерной структурой,
а полностью повторял его прочностные характеристики, а также обладал высочайшей
теплопроводностью. Это синтезированное стекло получилось не только самым
твердым, но наименее эластичным и проводимым аморфным материалом.
«Хитрость
заключалась в том, чтобы найти подходящий материал для обработки под очень
высоким давлением. Создание этого стекла с превосходными свойствами открывает
двери для новых применений, поскольку мы смогли синтезировать крупные кристаллы
при низких температурах«, — прокомментировал публикацию автор открытия
и исследователь Йингвей Фей.
