Андрей Макронович предлагает Вам запомнить сайт «Космос»
Вы хотите запомнить сайт «Космос»?
Да Нет
×
Прогноз погоды

Без Космоса нет будущего!

Поиск по блогу

Запомнить
Читать

О сайте

Алмазная оболочка делает фуллерит рекордсменом по твердости

развернуть

Физики смоделировали структуру нового материала на основе фуллерита и алмаза с помощью которой показали, как материал приобретает сверхвысокую механическую жёсткость
Физики смоделировали структуру нового материала на основе фуллерита и алмаза с помощью которой показали, как материал приобретает сверхвысокую механическую жёсткость. Это открытие позволяет оценить потенциальные условия для получения ультратвёрдых материалов. Результаты опубликованы в журнале Carbon.

Фуллерит это молекулярный кристалл, в узлах решётки которого находятся молекулы фуллерена. Фуллереном называют молекулярную форму углерода атомы в которой образуют сферу наподобие футбольного мяча. Её открыли более тридцати лет назад Крото, Смолли и Кёрл, за что в 1996 году получили Нобелевскую премию по химии. Углеродные сферы в составе фуллерита могут быть по-разному упакованы, и твёрдость материала очень сильно зависит от того, как именно фуллерены связаны между собой. Группе учёных из ФГБНУ ТИСНУМ, МФТИ, Сколтеха и МИСиС под руководством профессора, доктора физико-математических наук Леонида Чернозатонского из Института биохимической физики им. Н.М.Эмануэля РАН и доктора физико-математических наук Павла Сорокина, ведущего научного сотрудника лаборатории «Неорганические наноматериалы» МИСиС, преподавателя МФТИ, удалось объяснить, почему фуллерит становится ультратвёрдым материалом.

Александр Квашнин, к.ф.-м.н., автор работы: «Я работал в Технологическом институте сверхтвёрдых и новых углеродных материалов, когда начала обсуждаться идея данной работы. Там в 1998 году впервые группой учёных под руководством Владимира Давыдовича Бланка был получен новый материал на основе фуллеренов — ультратвёрдый фуллерит или “тиснумит”. Этот материал мог царапать алмаз, то есть по сути был твёрже, чем алмаз». фуллерит (3).png

Молекула фуллерена (слева) и, фуллерит, полимеризованный фуллерит со структурой SH. (справа)

Полученное вещество не было монокристаллическим, оно состояло из аморфного углерода и полимеризованных молекул С60. При этом не до конца было понятно с чем связаны такие уникальные механические свойства материала. Известно, что молекула фуллерена обладает исключительной механической жёсткостью. А кристалл фуллерита, состоящий из этих молекул, при нормальных условиях достаточно мягкий материал, но под давлением (3D-полимеризация) становится твёрже алмаза. Вот уже более 20 лет этот материал исследуют, но до сих пор была неизвестна причина того, почему материал получается ультратвёрдым.

Существует ряд моделей того, как фуллерены могут полимеризоваться в фуллерит. Спектр рентгеновской дифракции одной из моделей предложенной Леонидом Чернозатонским очень хорошо сочетался с экспериментом. Структура должна была обладать исключительной твёрдостью, а также большим объёмным модулем упругости (характеристика способности вещества сопротивляться всестороннему сжатию), больше чем у алмаза, в несколько раз. Однако оказалось что в релаксированном состоянии она не имеет этих уникальных свойств.

Александр Квашнин: «Мы взяли за основу эту модель и экспериментально известный факт — если порошок фуллерена сдавливать большим давлением свыше 10 ГПа и нагревать до температуры свыше 1800 К, образуется поликристаллический алмаз. Идея была в том, чтобы скомбинировать эти два факта. С одной стороны — сверхтвёрдый материал из фуллерита, а с другой — под давлением сжатые фуллерены переходят в поликристаллический алмаз».

Учёные предположили, что при сжатии часть фуллерита перешла в алмазоподобный углерод, а часть сохранила свою структуру, но при этом оказалась в сжатом состоянии. В разработанной модели структура, взятая за основу, в сжатом состоянии была помещена внутрь монокристаллического алмаза, после чего были изучены её свойства. Суть идеи в том, что сжатый фуллерит внутри алмаза имеющий повышенную механическую жёсткость, удерживается алмазной оболочкой, что приводит к повышенным механическим характеристикам уже всей структуры. В ходе работы выяснилось, что с увеличением размера фуллеритового кластера и при сохранении размеров алмазной оболочки спектр рентгеновской дифракции материала становился ближе к экспериментальному, при этом его механические характеристики значительно превосходили характеристики алмаза. Из сравнения спектров было предположено, что, скорее всего, в эксперименте получилась аморфная углеродная среда, в которой находился сжатый фуллерит.

Павел Сорокин, д.ф.-м.н., автор работы: «Мы надеемся, что наша работа приблизила нас к разрешению загадки ультратвёрдого углерода. Разработанная модель поможет понять природу его уникальных свойств, помочь направленно синтезировать новые ультратвёрдые углеродные материалы, и, надеюсь, будет способствовать дальнейшему развитию этой перспективной области науки».

Источник: https://naked-science.ru


Опубликовано 15.03.2017 в 10:02

Комментарии

Показать предыдущие комментарии (показано %s из %s)
Aнатолий S
Aнатолий S 15 марта, в 21:31 Возможно, при сверхвысоком давлении - 10-ки ГПа и выше, происходит внедрение мономолекул углерода в структуру фуллерена, либо, что вероятнее всего, в структурные дыры в ГПУ-упаковке фуллеренов. Текст скрыт развернуть
0
Юрий В Радюшин
Юрий В Радюшин Aнатолий S 16 марта, в 04:03 Вполне возможно и так. Наверняка исследователи ФГБНУ ТИСНУМ, МФТИ, Сколтеха и МИСиС не остановятся на простой публикации, а продолжат эксперименты над полученным веществом и физикой его свойств. Текст скрыт развернуть
0
Показать новые комментарии
Показаны все комментарии: 2
Комментарии Facebook
Блог
Жорес Алфёров: «Если бы не 90-е годы, айфоны сейчас выпускали бы у нас»
17 ноя, 07:24
+11 4
Двигатель и крыло
17 ноя, 07:21
+17 6
«Мир и антимир» части 1, и далее
30 окт, 06:29
+3 0
«Как можем мы, атеисты, не симпатизировать такой религии?»
30 окт, 06:00
+10 4

Последние комментарии

Евгений Шеньшин
Владислав Малиновский
СЕРГЕЙ СОХАНЬ
Дионисий Воловед
Владимир Барышев
федот
Молодчина и автор и Юрий Радюшин,в самый раз для егэшников-,,авиятороф'.'
федот Двигатель и крыло
Сергей Иванов
Ахинея!
Сергей Иванов Двигатель и крыло
Глеб Глебыч
Vova Timushev
кувырок чего м поля или земли??
Vova Timushev В США меняют маркировку взлетных полос. Земля скоро совершит кувырок?
Александр Самсонов
M-s Арх.
Юрий В Радюшин
Михаил Анохин
Александр Ник
radiofree RF
Большое спасибо,не заметил,наверное привык пользоваться буквой Е.
radiofree RF Если хотите знать историю буквы "Ё"...
александр лисяков
Ё, левее единицы!
александр лисяков Если хотите знать историю буквы "Ё"...
radiofree RF
А почему на клаве энту букву не сделали.))))))))))))))))))
radiofree RF Если хотите знать историю буквы "Ё"...
Аристарх Сергеевич Неизвестный
Павел Васильев
Юрий В Радюшин
Ну и что дальше?
Юрий В Радюшин «Как можем мы, атеисты, не симпатизировать такой религии?»
Павел Васильев
вага карлито
Владимир Сабакарь
Сергей Ефимов
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь
Сергей Ефимов
Gena Lipatov
Меняется вес или масса маховика?
Gena Lipatov Гравитация – это не притяжение или что такое гравитация.
Александр
Лейла Турманова
Владимир Сабакарь
Сергей Ефимов
Владимир Сабакарь
Сергей Ефимов
Владимир Сабакарь
Сергей Ефимов
Владимир Сабакарь
Сергей Ефимов
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь
Сергей Ефимов
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь
Контузия это не просто так....
Владимир Сабакарь Гравитация – это не притяжение или что такое гравитация.
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь
Владимир Калинычев
Владимир Калинычев
Дмитрий Самойленко
Адам Меровей
Сергей Ефимов