De Lisa Zyga
(PhysOrg.com) – în Prezent, diamantul este considerat a fi cel mai greu material cunoscut în lume., Dar, luând în considerare presiunile mari de compresiune sub indentere, oamenii de știință au calculat că un material numit nitrură de bor wurtzit (w-BN) are o rezistență mai mare la indentare decât diamantul. Oamenii de știință au calculat, de asemenea, că un alt material, lonsdaleitul (numit și diamant hexagonal, deoarece este fabricat din carbon și este similar cu diamantul), este chiar mai puternic decât w-BN și cu 58% mai puternic decât diamantul, stabilind un nou record.,această analiză marchează primul caz în care un material depășește rezistența diamantului în aceleași condiții de încărcare, explică autorii studiului, care sunt de la Universitatea Shanghai Jiao Tong și Universitatea din Nevada, Las Vegas. Studiul este publicat într-un număr recent al Physical Review Letters.,
„noul găsirea de rezultatele noastre este că mare normal de compresiune presiuni sub inedentere pot transforma anumite materiale (cum ar fi w-BN și lonsdaleite) în noi extradure structuri care sunt mai tare decât diamantul,” coautor Changfeng Chen de la Universitatea din Nevada, Las Vegas, a spus PhysOrg.com. „Acesta este un nou mecanism care poate fi folosit pentru proiectarea de noi materiale extradure.”
Alăturați-vă PhysOrg.com pe Facebook
oamenii De stiinta explica faptul că puterea superioară a w-BN și lonsdaleite este din cauza materialelor structurale reacție la compresie., Presiunile de compresiune normale sub indentere determină ca materialele să sufere o transformare a fazei structurale în structuri mai puternice, conservând volumul prin răsturnarea legăturilor lor atomice. Oamenii de știință explică faptul că w-BN și lonsdaleitul au diferențe subtile în aranjamentele direcționale ale legăturilor lor în comparație cu diamantul, care este responsabil pentru reacția lor structurală unică.
sub presiuni mari de compresiune, w-BN își mărește rezistența cu 78% în comparație cu rezistența sa înainte de răsturnarea legăturii., Oamenii de știință au calculat că w-BN atinge o putere de indentare de 114 GPa (miliarde de Pascali), cu mult peste 97 GPA de diamant în aceleași condiții de indentare. În cazul lonsdaleitei, același mecanism de compresie a provocat, de asemenea, răsturnarea legăturilor, rezultând o rezistență de indentare de 152 GPa, care este cu 58% mai mare decât valoarea corespunzătoare a diamantului. „Lonsdaleitul este chiar mai puternic decât w-BN, deoarece lonsdaleitul este format din atomi de carbon, iar w-BN este format din atomi de bor și azot”, a explicat Chen., „Legăturile carbon-carbon din lonsdaleite sunt mai puternice decât legăturile bor-azot din w-BN. Acesta este și motivul pentru care diamantul (cu o structură cubică) este mai puternic decât nitrura cubică de bor (c-BN).până de curând, presiunile normale de compresiune sub indentere nu au fost incluse în calculele forței ideale de forfecare a cristalelor de la primele principii, dar ultimele evoluții au permis cercetătorilor să ia în considerare efectele lor, rezultând descoperiri surprinzătoare precum cea prezentată aici., Totuși, experimentarea cu w-BN și lonsdaleite va fi o provocare, deoarece ambele materiale sunt dificil de sintetizat în cantități mari. Cu toate acestea, un alt studiu recent a luat o abordare promițătoare pentru producerea de nanocompozite de w-BN și c-BN, care poate oferi, de asemenea, o modalitate de a sintetiza nanocompozite care conțin lonsdaleit și diamant.în plus, arătând mecanismul atomic care poate consolida unele materiale, această lucrare poate oferi noi abordări pentru proiectarea materialelor superhard., După cum a explicat Chen, materialele super-dure care prezintă alte proprietăți superioare sunt foarte de dorit pentru aplicații în multe domenii ale științei și tehnologiei.”duritatea ridicată este doar o caracteristică importantă a materialelor superhard”, a spus Chen. „Stabilitatea termică este un alt factor-cheie din mai multe materiale extradure trebuie să reziste la temperaturi extreme medii cu temperaturi înalte, ca de tăiere și instrumente de foraj și ca uzura, oboseala și acoperiri rezistente la coroziune în aplicații variind de la micro – și nano-electronice pentru tehnologia spațială., Pentru toate materialele super-dure pe bază de carbon, inclusiv diamantul, atomii lor de carbon vor reacționa cu atomii de oxigen la temperaturi ridicate (la aproximativ 600°C) și vor deveni instabili. Așadar, proiectarea de materiale superhard noi, mai stabile termic, este crucială pentru aplicațiile la temperaturi ridicate. Mai mult decât atât, deoarece cele mai comune materiale superhard, cum ar fi diamantul și cubicul-BN, sunt semiconductori, este foarte de dorit să se proiecteze materiale superhard care sunt conductori sau supraconductori. În plus, materialele magnetice superhard sunt componente cheie în diferite dispozitive de înregistrare.,”
Mai multe informații: Pan, Zicheng; Sun, Hong; Zhang, Yi; și Chen, Changfeng. „Harder than Diamond: puterea indentare superioară a Wurtzite BN și Lonsdaleite.”Physical Review Letters 102, 055503 (2009).