Материалы портала «Научная Россия»

Почему поликристаллические алмазы тверже обычных

Почему поликристаллические алмазы тверже обычных
Оказывается, их «зерна», если они имеют определенный размер, способны активно противостоять давлению извне.

Российские ученые из МФТИ и Технологического института сверхтвердых и новых углеродных материалов (ТИСНУМ) Павел Сорокин и Сергей Ерохин впервые разобрались в причинах повышенной упругости некоторых поликристаллических алмазов, по сравнению с обычными монокристаллами? Оказалось, что если «зерна» поликристаллических алмазов имеют определенный размер, они способны активно противостоять давлению извне. Результаты этого исследования, опубликованные в журнале Applied Physics Letters, пересказывает издание «Наука и технологии России».

Поликристаллические алмазы, в отличие от обычных, представляют собой не единый монокристалл, а состоят из множества отдельных зерен-кристаллитов. Опытным путем было установлено, что они иногда демонстрируют аномально высокую упругость, выше, чем у монокристаллического алмаза, который считается самым жестким кристаллом из существующих.

Сорокин и Ерохин смоделировали на компьютере поведение поликристаллических алмазов с разным размером и формой зерен. Выяснилось, что отдельные кристаллиты реагируют на равномерное давление с разных сторон неравномерно, деформируясь в разных направлениях и по-разному контактируя друг с другом. Можно сказать, что они реагируют на давление активно. Этот эффект и делает весь поликристалл более жестким.

«Поликристаллические алмазы могут превосходить монокристалл в жесткости, и связано это исключительно с наноразмерным эффектом: кристаллиты в этом поликристалле могут иметь такую форму, что при механической деформации этого поликристалла его механический отклик будет иметь большую величину», — объяснил Павел Сорокин.

Степень увеличения прочности зависит от формы и размера кристаллитов. Самые удачные поликристаллические алмазы получаются из зерен размером 10 нанометров.

Это открытия дает возможность в перспективе разрабатывать новые сверхтвердые материалы.

«Подобные материалы имеют большое значение в различных областях промышленности, поскольку могут использоваться в качестве износостойких покрытий, абразивных материалов, в качестве инструментов для огранки и полировки. Таким образом, поиск и синтез новых сверх- и ультратвердых материалов с твёрдостью, сравнимой или даже твёрже, чем у алмаза, представляет особую важность с точки зрения как фундаментальной науки, так и прикладных применений», — резюмировал Сорокин.

Заметим, что над разработкой новых перспективных материалов работают не только в Москве, но и в других городах России. Так, недавно новосибирцы разработали сорбенты с заданными свойствами, позволяющие аккумулировать бросовое тепло и создавать эффективные экологичные холодильники.

алмазы поликристаллические алмазы поликристаллы

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий