Тверже алмаза: китайские ученые разработали самое прочное стекло в мире
AM-III — это странное название китайская исследовательская группа дала слегка желтоватому материалу, который на сегодняшний день можно назвать «самым прочным стеклом в мире». Основная цель исследования уже ясна. По словам ученых, благодаря своим превосходным механическим свойствам, особенно своей «сверхвысокой» прочности, AM-III предназначен для использования в современных солнечных батареях. Однако его также можно использовать для производства пуленепробиваемых окон, которые будут в 20-100 раз более прочными, чем существующие продукты в этом сегменте. Твердость, термостойкость и проводимость также могут сделать этот материал интересным для оружейной промышленности.
AM-III: не только высокопрочный
Исследователи под руководством профессора Тянь Юнцзюня из «Центра науки о высоком давлении» Университета Яншань в Северном Китае опубликовали анализ нового материала в журнале National Science Review. В ходе испытаний они показали, что стеклообразный AM-III имеет твердость 113 гигапаскалей (ГПа). Если применить этот так называемый тест Виккерса к алмазам, они обычно достигают от 50 до 70 гигапаскалей.
Однако прочность, превосходящая показатель алмазов, — не единственный важный аргумент в пользу продолжения исследований AM-III. Скорее, материал обладает свойствами поглощения энергии, на которые можно влиять и которые сравнимы со свойствами полупроводников, таких как аморфный кремний.
В то время как упорядоченная внутренняя структура атомов и молекул в кристаллах алмаза способствует их огромной прочности и твердости, при разработке AM-III исследователи экспериментировали в другом направлении. Так они выяснили, что сочетание порядка и беспорядка молекул приводит к удивительным свойствам материала.
Сверхтвердое стекло из фуллеренов
Ученые экспериментировали с фуллеренами и создали из них различные типы стеклообразных материалов с разной молекулярной организацией, из которых AM-III оказался самым твердым элементом. Фуллерены, также называемые «бакки-шары» («сетчатые шары»), представляют собой третью модификацию углерода, наряду с алмазом и графитом.
Если вы посмотрите на его структуру, вы, скорее всего, захотите визуально сравнить его с футбольным мячом. Химически правильно обозначенные фуллерены представляют собой сферические молекулы, состоящие из атомов углерода с высокой симметрией. При повседневном использовании с фуллеренами можно обращаться как с коричнево-черным порошком со слегка металлическим блеском.
В своих экспериментах исследователи использовали одни и те же порошки разного порядка. Они смешали и раздавили молекулы, а затем нагревали их в испытательной камере до 1200 градусов Цельсия в течение 12 часов, прикладывая давление в 25 гигапаскалей. Затем они дали материалу остыть.
В конечном итоге они достигли уникального сочетания прочности и проводимости. AM-III оказался настолько прочным, что с легкостью царапает алмазные поверхности.
