Lisa Zyga
(PhysOrg.com) – jelenleg a gyémánt a világ legkeményebb ismert anyaga., De figyelembe véve a nagy nyomónyomást a behúzók alatt, a tudósok kiszámították, hogy a wurtzite bór-nitrid (W-BN) nevű anyagnak nagyobb a behúzási szilárdsága, mint a gyémántnak. A tudósok azt is kiszámították, hogy egy másik anyag, a lonsdaleite (más néven hatszögletű gyémánt, mivel szénből készült és hasonló a gyémánthoz) még erősebb, mint a W-BN és 58 százalékkal erősebb, mint a gyémánt, új rekordot állítva fel.,
Ez az elemzés az első olyan esetet jelöli, amikor egy anyag ugyanolyan terhelési körülmények között meghaladja a gyémántot, magyarázza el a tanulmány szerzőit, akik a Shanghai Jiao Tong Egyetemen és a nevadai Egyetemen, Las Vegasban. A tanulmány a Physical Review Letters legújabb számában jelent meg.,
“Az új megtalálni az eredmények, hogy a nagy normál összenyomó nyomás alatt indenters képes átalakítani bizonyos anyagok (pl. w-MILLIÁRD lonsdaleite) új szuperkemény struktúrák, amelyek a keményebb, mint a gyémánt,” társszerzője Changfeng Chen, a University of Nevada, Las Vegas, mondtam, PhysOrg.com. “Ez egy új mechanizmust, amely használható design új szuperkemény anyagok.”
Csatlakozás PhysOrg.com a Facebook-on
a tudósok elmagyarázzák, hogy a W-BN és a lonsdaleite kiváló ereje az anyagok tömörítési szerkezeti reakciójának köszönhető., Normál összenyomó nyomás alatt indenters, mert az anyagok át strukturális fázis-átalakulás erősebb struktúrák megőrzése kötet essek az atomi kötvények. A tudósok elmagyarázzák, hogy a W-BN és a lonsdaleite finom különbségeket mutat a kötések irányított elrendezésében a gyémánthoz képest, amely felelős az egyedi szerkezeti reakcióért.
nagy nyomónyomás mellett a W-BN 78 százalékkal növeli erejét a kötés-esés előtti erősségéhez képest., A tudósok kiszámították, hogy a w-BN 114 GPa (több milliárd Pascal) behúzási szilárdságot ér el, jóval meghaladja a diamond 97 GPa-ját ugyanazon behúzási körülmények között. A lonsdaleite esetében ugyanaz a tömörítési mechanizmus kötéshullámot is okozott, 152 GPA behúzási szilárdságot eredményezve, ami 58 százalékkal magasabb, mint a gyémánt megfelelő értéke.
“a Lonsdaleit még erősebb, mint a W-BN, mert a lonsdaleit szénatomokból, a w-BN pedig bór-és nitrogénatomokból áll” – magyarázta Chen., “A lonsdaleite szén-szén kötései erősebbek, mint a bór-nitrogén kötések w-BN-ben. Ez az oka annak is, hogy a gyémánt (köbös szerkezettel) erősebb, mint a köbös bór-nitrid (C-BN).”
a közelmúltig, normális összenyomó nyomás alatt indenters nem szerepel a számításokban ideális nyírás erőssége kristályok az első elvek, de a legújabb fejlesztések lehetővé tették a kutatók, hogy fontolja meg a hatást, ami meglepő felfedezések, mint itt látható., Ennek ellenére a w-BN és a lonsdaleite kísérletezése kihívást jelent, mivel mindkét anyagot nehéz nagy mennyiségben szintetizálni. Egy másik, nemrégiben készült tanulmány azonban ígéretes megközelítést alkalmazott a W-BN és C-BN nanokompozitok előállításában, ami lehetőséget adhat a lonsdaleitet és gyémántot tartalmazó nanokompozitok szintézisére is.
ezenkívül a mögöttes atomisztikus mechanizmus bemutatásával, amely bizonyos anyagokat megerősíthet, ez a munka új megközelítéseket nyújthat a superhard anyagok tervezéséhez., Ahogy Chen elmagyarázta, a szuperkemény anyagok, amelyek más kiváló tulajdonságokkal rendelkeznek, nagyon kívánatosak a tudomány és a technológia számos területén történő alkalmazásokhoz.
“a nagy keménység csak egy fontos jellemzője a szuperkemény anyagoknak” – mondta Chen. “Termikus stabilitás egy másik fontos tényező, mivel sok szuperkemény anyagok kell, hogy ellenálljon az extrém magas hőmérsékletű környezetben, mint vágás, fúrás eszközök, valamint viselni, fáradtság, korrózióálló bevonatok alkalmazások kezdve a mikro -, nano-elektronika tér technológia., Minden szén-alapú szuperhard anyag esetében, beleértve a gyémántot is, szénatomjaik magas hőmérsékleten (körülbelül 600°C-on) reagálnak az oxigénatomokkal, és instabillá válnak. Tehát új, termikusan stabilabb szuperhard anyagok tervezése elengedhetetlen a magas hőmérsékletű alkalmazásokhoz. Továbbá, mivel a leggyakoribb szuperhard anyagok, mint például a gyémánt vagy a köbös-BN, félvezetők, nagyon kívánatos a szuperhard anyagok tervezése, amelyek vezetők vagy szupravezetők. Ezenkívül a superhard mágneses anyagok kulcsfontosságú elemei a különböző rögzítőeszközöknek.,”
további információk: Pan, Zicheng; Sun, Hong; Zhang, Yi; and Chen, Changfeng. “Harder than Diamond: Superior Indentation Strength of Wurtzite BN and Lonsdaleite.”Physical Review Letters 102, 055503 (2009).