Агрегированный алмазный наностержень
Агрегированные алмазные наностержни , или ADNR , представляют собой нанокристаллическую форму алмаза , также известную как наноалмазы или гипералмазы .
Открытие
[ редактировать ]Наноалмаз или гипералмаз был получен сжатием графита в 2003 году группой исследователей из Японии , и в той же работе, опубликованной в журнале Nature , было показано, что он намного тверже, чем объемный алмаз. [2] Позже он также был получен путем сжатия фуллерена и было подтверждено, что это самый твердый и наименее сжимаемый из известных материалов с изотермическим модулем объемного сжатия 491 гигапаскаль (ГПа), в то время как обычный алмаз имеет модуль 442–446 ГПа; Эти результаты были получены на основе данных рентгеновской дифракции , которые также показали, что ADNR на 0,3% плотнее обычного алмаза. [3] Позже та же группа описала ADNR как «имеющие твердость и модуль Юнга, сравнимые с твёрдостью природного алмаза, но с «превосходной износостойкостью»». [4]
Твердость
[ редактировать ]Поверхность <111> (нормальная к наибольшей диагонали куба) чистого алмаза имеет значение твердости 167±6 ГПа при царапании наноалмазным наконечником, тогда как сам образец наноалмаза имеет значение 310 ГПа при испытании наноалмазом. кончик. Однако тест работает правильно только с наконечником, изготовленным из более твердого материала, чем испытуемый образец, из-за растрескивания. Это означает, что истинное значение для наноалмазов, вероятно, ниже 310 ГПа. [5] Благодаря своей твердости гипералмаз может превышать 10 по шкале твердости минерала Мооса .
Синтез
[ редактировать ]ADNR (гипералмазы/наноалмазы) производятся путем сжатия порошка фуллерита — твердой формы аллотропного углеродного фуллерена — одним из двух схожих методов. Используют ячейку с алмазной наковальней и прикладывают давление ~37 ГПа без нагрева ячейки. [6] В другом методе фуллерит сжимают до более низких давлений (2–20 ГПа), а затем нагревают до температуры в диапазоне от 300 до 2500 К (от 27 до 2227 ° C). [7] [8] [9] [10] В 1990-х годах исследователи сообщили о чрезвычайной твердости того, что сейчас кажется наноалмазами. [5] [6] Материал представляет собой серию соединенных между собой алмазных наностержней диаметром от 5 до 20 нанометров и длиной около 1 микрометра каждый. [ нужна ссылка ]
Наноалмазные агрегаты ок. Размером 1 мм также образуются в природе из графита при ударе метеорита, например, в ударной структуре Попигай в Сибири, Россия. [1]
См. также
[ редактировать ]
- Адамант – самое твердое мифологическое вещество.
- Углеродные нанотрубки - аллотропы углерода с цилиндрической наноструктурой.
- Алмаз – форма углерода
- Фуллерит – аллотроп углерода.
- Лонсдейлит - аллотроп углерода с гексагональной решеткой.
- Шкала твердости минералов Мооса – качественная шкала, характеризующая устойчивость к царапинам.
- Диборид рения - химическое соединение.
- Сверхтвердый материал - материал с твердостью по Виккерсу более 40 гигапаскалей.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д Офудзи, Хироаки; Ирифунэ, Тецуо; Литасов Константин Д.; Ямасита, Томохару; Исобе, Футоши; Афанасьев Валентин П.; Похиленко, Николай П. (2015). «Природное возникновение чистого нано-поликристаллического алмаза из ударного кратера» . Научные отчеты . 5 : 14702. Бибкод : 2015NatSR...514702O . дои : 10.1038/srep14702 . ПМК 4589680 . ПМИД 26424384 .
- ^ Ирифунэ, Тецуо; Курио, Аяко; Сакамото, Шизуэ; Иноуэ, Тору; Сумия, Хитоши (2003). «Материалы: Сверхтвердый поликристаллический алмаз из графита». Природа . 421 (6923): 599–600. Бибкод : 2003Natur.421..599I . дои : 10.1038/421599b . ПМИД 12571587 . S2CID 52856300 .
- ^ Дубровинская, Наталья; Дубровинский, Леонид; Крайтон, Уилсон; Лангенхорст, Фалько; Рихтер, Аста (2005). «Агрегированные алмазные наностержни, самая плотная и наименее сжимаемая форма углерода» . Письма по прикладной физике . 87 (8): 083106. Бибкод : 2005ApPhL..87h3106D . дои : 10.1063/1.2034101 .
- ^ Дубровинская, Наталья; Дуб, Сергей; Дубровинский, Леонид (2006). «Превосходная износостойкость агрегатных алмазных наностержней». Нано-буквы . 6 (4): 824–6. Бибкод : 2006NanoL...6..824D . дои : 10.1021/nl0602084 . ПМИД 16608291 .
- ^ Jump up to: а б Бланк, В. (1998). «Сверхтвердые и сверхтвердые фазы фуллерита C 60 : сравнение с алмазом по твердости и износу» (PDF) . Алмаз и родственные материалы . 7 (2–5): 427–431. Бибкод : 1998DRM.....7..427B . CiteSeerX 10.1.1.520.7265 . дои : 10.1016/S0925-9635(97)00232-X . Архивировано из оригинала (PDF) 21 июля 2011 г.
- ^ Jump up to: а б Бланк, В; Попов, М; Буга, С; Давыдов, В; Денисов, В; Ивлев А; Марвин, Б; Агафонов В; и др. (1994). «Фуллерит C 60 тверже алмаза?». Буквы по физике А. 188 (3): 281. Бибкод : 1994PhLA..188..281B . дои : 10.1016/0375-9601(94)90451-0 .
- ^ Козлов, М (1995). «Сверхтвердая форма углерода, полученная из C 60 при умеренном давлении». Синтетические металлы . 70 (1–3): 1411–1412. дои : 10.1016/0379-6779(94)02900-J .
- ^ Бланк, В. (1995). «Сверхтвердые и сверхтвердые углеродные фазы, полученные из C 60 нагревом при высоком давлении: структурные и рамановские исследования». Буквы по физике А. 205 (2–3): 208–216. Бибкод : 1995PhLA..205..208B . дои : 10.1016/0375-9601(95)00564-J .
- ^ Шварц, Х; Давыдов, В; Плотянская, С; Кашеварова Л; Агафонов В; Сеолин, Р. (1996). «Химические модификации С под действием давления и температуры: от кубического С до алмаза». Синтетические металлы . 77 (1–3): 265–272. дои : 10.1016/0379-6779(96)80100-7 .
- ^ Бланк, В. (1996). «Фазовые превращения в твердом С 60 при высокобарической высокотемпературной обработке и структура 3D-полимеризованных фуллеритов». Буквы по физике А. 220 (1–3): 149–157. Бибкод : 1996PhLA..220..149B . дои : 10.1016/0375-9601(96)00483-5 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Изобретение агрегированных алмазных наностержней на Physorg.com
- Жандрон, Мишель (26 августа 2005 г.). «Бриллианты не вечны» . Мир физики . Архивировано из оригинала 4 марта 2009 года . Проверено 7 августа 2009 г.