Китайские ученые синтезировали искусственный «супералмаз»

Фото из открытых источников

Китайские ученые синтезировали искусственный «супералмаз», который на 40% тверже и термически стабильнее, чем природные алмазы, что потенциально произвело революцию в промышленном применении в механической обработке, сверлении и высокопроизводительных технологиях.

Исследователи из Цзилиньского университета во главе с Лю Бинбином и Яо Мингуаном успешно синтезировали редкий «супералмаз» с исключительными свойствами. Этот искусственный шестиугольный алмаз превосходит природные алмазы по твердости и термической стабильности, что знаменует собой значительный прогресс в материаловедении. 

Разработка основана на первоначальном обнаружении лонсдейлита в метеорите каньона Диабло в Аризоне в 1967 году, при этом метод китайской команды позволил получить более крупные и чистые образцы по сравнению с предыдущими попытками американских исследователей в 2021 году. Эксперты предполагают, что этот синтетический алмаз потенциально может быть произведен при относительно разумных затратах, возможно, всего в 300 долларов, что делает его коммерчески жизнеспособным для различных промышленных применений.

Гексагональная структура алмаза, также известная как лонсдейлит, обладает замечательными свойствами, которые отличают ее от обычных кубических алмазов. С твердостью 155 гигапаскаль (ГПа), этот супералмаз примерно на 40% тверже природных алмазов, которые обычно имеют размер около 100 ГПа. Материал сохраняет свою структуру при температурах до 1 100 °C, значительно превосходя природные алмазы, которые остаются стабильными только примерно до 700 °C. В отличие от кубической решетки природных алмазов, гексагональное расположение атомов углерода обеспечивает повышенную прочность и долговечность.

Эти исключительные характеристики делают шестиугольный алмаз очень перспективным для передовых промышленных применений, особенно в средах, требующих чрезвычайной твердости и термостойкости. Способность материала выдерживать высокие температуры, сохраняя при этом свои сверхтвердые свойства, может произвести революцию в процессах резки, сверления и механической обработки в различных отраслях промышленности с высокой производительностью.

Инновационный процесс синтеза, разработанный китайской исследовательской группой, включает в себя нагревание сильно сжатого графита в контролируемых условиях для его превращения в постграфитовую фазу. Этот метод позволяет получить миллиметровые и высоко ориентированные блоки уложенных монокристаллических нанослоев. Полученная гексагональная структура алмаза достигается за счет тщательного манипулирования давлением и температурой, что позволяет создавать более крупные и чистые образцы по сравнению с предыдущими попытками. Этот прорыв в технологии синтеза не только позволяет получить превосходный продукт, но и обещает потенциальную масштабируемость в промышленном производстве, потенциально делая эти супералмазы более доступными для различных высокопроизводительных применений.