Новосъздаден свръхтвърд материал съперничи на диаманта

Оказа се, че чрез подлагане на въглеродни и азотни прекурсори на изключително висока температура и налягане се получава материал, който е по-здрав от кубичния борен нитрид – вторият по здравина след диаманта. Откритието на екип от учени от Германия и Швеция ще позволи многофункционалните материали да се използват за промишлени цели, например като защитни покрития за автомобили и самолети, слънчеви панели и инструменти.

Учените в областта на материалите се опитват да разгадаят тайните на въглеродния нитрид още от 80-те години на миналия век, когато за първи път забелязват изключителните му свойства, по-специално високата му устойчивост на топлина. Над 30 години изследвания и опити за синтез обаче не доведоха до практически резултати. Докато най-накрая един от екипите не направи пробив, съобщава Phys.org.

Експерти от университетите в Байройт и Линкьопинг подложиха азотните и въглеродните прекурсори на налягане между 70 и 135 GPa – около 1 милион пъти по-високо от атмосферното налягане – и едновременно с това ги нагряха до над 1500 °C. След това, за да се разбере какви промени настъпват в атомите на материала при тези условия, той е облъчен с мощни рентгенови лъчи от три ускорителя на частици: в Германия, Франция и САЩ.

В резултат на това учените откриха, че това съединение от въглерод и азот притежава всичко необходимо, за да придобие изключително висока твърдост и да запази това качество след връщане към нормална температура и налягане. Новият материал със силни ковалентни връзки е изключително неподатлив на свиване и е свръхтвърд, а освен това може да се похвали с висока енергийна плътност, пиезоелектрични и фотолуминесцентни свойства.

„След като открихме първия от новите въглеродно-азотни материали, не можехме да повярваме, че сме успели да създадем това, за което изследователите са мечтали през последните 30 години“, казва Доминик Ланиел, един от участниците в проекта.