892
Китайські вчені створили скло, що перевершує алмаз за твердістю
— Технології&Авто
Китайські вчені представили нову форму скла, досить міцну, щоб подряпати поверхню алмазу. Але найдивовижніше, що новий матеріал зберіг напівпровідникові властивості аморфного скла. Це відкриває шлях до гранично міцних фотоелектричних панелей і до електроніки, що витримує екстремальні температури і тиск.
Міцність алмазу, як відомо, обумовлена його ідеальною кристалічною структурою. Скло не має впорядкованої структури і особливою міцністю похвалитися не може. Китайські дослідники змогли підібрати такі режими нагріву і тиску, які надали склу надзвичайну міцність зі збереженням властивостей напівпровідника.
В основі нового високоміцного скла лежать фулерени – це щось на кшталт графена, згорнутого в подобу футбольного м’яча. Самі по собі фулерени не володіють рекордною твердістю, але спечені разом вони виявилися міцнішими за алмаз. У процесі звичайного нагріву до високих температур під тиском фулерени розплавляються – і виходить звичайний штучний алмаз — діелектрик, а зовсім не напівпровідник.
Вчені розтягнули процес нагрівання та охолодження зразків на 12 годин кожен, а температурні режими роками підбирали крок за кроком, щоб зберегти фулерени в матеріалі цілими. При нагріванні до 1200 °C під тиском 25 ГПа фулерени вдалося зберегти в матеріалі цілими. Новий матеріал отримав назву AM-III. Під мікроскопом такий матеріал виглядає як кристалічна структура, але при подальшому збільшенні представляється невпорядкованим скупченням фулеренів. Подібне поєднання зробило його міцнішим за алмаз.
При вимірюванні твердості методом Віккерса матеріал AM-III показав твердість 113 ГПа. Для порівняння, алмази природного походження мають твердість від 70 до 100 ГПа, а сталь всього 9 ГПа. Стаття про дослідження була опублікована у виданні National Science Review.
Також було виявлено, що матеріал AM-III є напівпровідником з діапазоном забороненої зони від 1,5 до 2,2 еВ, що аналогічно звичайному аморфному кремнію. Таке поєднання електронних і механічних властивостей робить am-III привабливим рішенням для фотоелектричних датчиків і сонячних батарей. Нарешті, мікросхеми з такого матеріалу будуть величезні жахливі робочі температури і тиски, що стане в пригоді для космосу і авіації.
За матеріалами: 3dnews.ru
Поділитися новиною
