Por Lisa Zyga
(PhysOrg.com) — atualmente, o diamante é considerado o material mais conhecido do mundo., Mas ao considerar grandes pressões de compressão sob indenters, os cientistas calcularam que um material chamado nitreto de boro de wurtzite (w-BN) tem uma maior força de indentação do que o diamante. Os cientistas também calcularam que outro material, lonsdaleite (também chamado de diamante hexagonal, uma vez que é feito de carbono e é semelhante ao diamante), é ainda mais forte do que w-BN e 58 por cento mais forte do que o Diamante, estabelecendo um novo recorde.,
Esta análise marca o primeiro caso em que um material excede o diamante em força sob as mesmas condições de carga, explique os autores do estudo, que são da Universidade Shanghai Jiao Tong e da Universidade de Nevada, Las Vegas. O estudo é publicado em uma edição recente de cartas de revisão física.,
“A nova descoberta dos nossos resultados é que as grandes normal de compressão pressões indenters pode transformar determinados materiais (como w-BN e lonsdaleite) em nova superhard estruturas que são mais duros que o diamante,” co-autor Changfeng Chen, da Universidade de Nevada, Las Vegas, disse PhysOrg.com. “Este é um novo mecanismo que pode ser usado para projetar a nova superhard materiais.”
juntar PhysOrg.com no Facebook ,os cientistas explicam que a força superior de w-BN e lonsdaleite é devido à reação estrutural dos materiais à compressão., Pressões de compressão normais sob indenters fazem com que os materiais sofram uma transformação de fase estrutural em estruturas mais fortes, conservando o volume ao virar suas ligações atômicas. Os cientistas explicam que w-BN e lonsdaleite têm diferenças sutis nos arranjos direcionais de suas ligações em comparação com o diamante, que é responsável por sua reação estrutural única.sob grandes pressões de compressão, O w-BN aumenta a sua força em 78 por cento em comparação com a sua força antes da inversão das ligações., Os cientistas calcularam que o w-BN atinge uma força de indentação de 114 GPa (bilhões de pascais), bem além do GPA de diamante de 97 GPA sob as mesmas condições de indentação. No caso da lonsdaleite, o mesmo mecanismo de compressão também causou o deslocamento de ligação, dando uma força de indentação de 152 GPa, que é 58 por cento maior do que o valor correspondente de diamante. Lonsdaleite é ainda mais forte que w-BN porque a lonsdaleite é feita de átomos de carbono e w-BN consiste de átomos de boro e nitrogênio”, explicou Chen., “The carbon-carbon bonds in lonsdaleite are stronger than boron-nitrogen bonds in w-BN. É também por isso que o diamante (com uma estrutura cúbica) é mais forte que o nitreto de boro cúbico (C-BN).”
Até recentemente, normal de compressão pressões indenters não foram incluídos nos cálculos de ideais fortes corte de cristais a partir de primeiros princípios, mas os últimos acontecimentos têm ativado os pesquisadores a considerar os seus efeitos, resultando em surpreendentes descobertas como a mostrada aqui., Ainda assim, a experimentação com w-BN e lonsdaleite será um desafio, uma vez que ambos os materiais são difíceis de sintetizar em grandes quantidades. No entanto, outro estudo recente adoptou uma abordagem promissora para a produção de nanocompositos de w-BN E c-BN, o que também pode fornecer uma forma de sintetizar nanocompositos contendo lonsdaleite e diamante.além disso, ao mostrar o mecanismo atomístico subjacente que pode fortalecer alguns materiais, Este trabalho pode fornecer novas abordagens para a concepção de materiais super-materiais., Como Chen explicou, materiais superhard que exibem outras propriedades superiores são altamente desejáveis para aplicações em muitos campos da ciência e Tecnologia.
“a dureza elevada é apenas uma característica importante dos materiais superhard”, disse Chen. “A estabilidade térmica é outro fator chave, uma vez que muitos materiais superhard precisam suportar ambientes extremos de alta temperatura como ferramentas de corte e perfuração e como revestimentos resistentes ao desgaste, fadiga e corrosão em aplicações que vão desde micro-e nanoeletrônica à tecnologia espacial., Para todos os materiais superhard baseados em carbono, incluindo o diamante, seus átomos de carbono irão reagir com átomos de oxigênio a altas temperaturas (cerca de 600°C) e tornar-se instável. Então, projetar materiais novos, termicamente mais estáveis, sobre-pranchas é crucial para aplicações de alta temperatura. Além disso, uma vez que os materiais superhard mais comuns, como o diamante e o cúbico-BN, são semicondutores, é altamente desejável projetar materiais superhard que são condutores ou supercondutores. Além disso, os materiais magnéticos superhard são componentes chave em vários dispositivos de gravação.,”
Mais informações: Pan, Zicheng; Sun, Hong; Zhang, Yi; e Chen, Changfeng. “Harder than Diamond: Superior Indentation Strength of Wurtzite BN and Lonsdaleite.”Physical Review Letters 102, 055503 (2009).