Наносоединенный алмаз с небывалой твердостью и устойчивостью
Полученные алмазы обладают очень высокой твердостью около 200 ГПа и устойчивы при температуре на 1000–200 0C выше, чем природный алмаз.
Научный мир мечтал о синтезированных новых материалах более твердых, чем природный алмаз в течение десятилетий, говорит Tian. Обычный подход, по его словам, заключается в попытке создать все меньшие и меньшие зерна внутри микроструктуры материала. Границы между зернами действуют подобно внутренним опорам, которые укрепляют материал, поэтому, чем меньше размер зерна, тем выше твердость. Алмазы с зернами размером всего несколько десятков нанометров могут быть получены путем нагревания графита при высокой температуре. Исключительная твердость алмаза группы Tian’s достигается от сверхтонких структур внутри зерен называемых наносоединенными - микрокристаллические сегменты, которые отображают друг друга через граничный слой, известный как граница двойникования. Так же как увеличивается твердость, наносоединенность также вносит напряжение сжатия, что делает алмаз более устойчивым к окислению, то есть он может выдерживать более высокие температуры.
Схематическая икосаэдрическая модель углеродной луковицы из десяти слоев. Икосаэдрическая-квазикристаллическая модель частицы углеродной луковицы представлена упрощенной моделью вложенных друг в друга фуллеренов C60, C240, C540, C1500, C2160, C2940, C3840, C4860 и C6000.
Модель построена методом классической молекулярной динамики.
Расстояние между соседними оболочками в модели изменялось от ~0.300 нм до ~0.340 нм.