Китайские ученые создали стекло, которое по твердости превосходит алмаз

Китайские ученые создали стекло, которое по твердости превосходит алмаз

Китайские ученые создали стекло, которое по твердости превосходит алмаз


Китайские ученые представили новую форму стекла, достаточно прочную, чтобы поцарапать поверхность алмаза. Но что самое удивительное, новый материал сохранил полупроводниковые свойства аморфного стекла. Это открывает путь для создания чрезвычайно прочных фотоэлектрических панелей и электронных устройств, которые могут выдерживать экстремальные температуры и давления.

Изображение: National Science Review

Прочность алмаза, как известно, обусловлена ​​его совершенной кристаллической структурой. Стекло не имеет упорядоченной структуры и не может похвастаться особой прочностью. Китайские исследователи смогли выбрать условия нагрева и давления, которые придали стеклу необычайную прочность, сохраняя при этом свойства полупроводника.

Новое высокопрочное стекло основано на фуллеренах — что-то вроде графена, свернутого как футбольный мяч. Сами по себе фуллерены не обладают рекордной твердостью, но спеченные вместе они оказались прочнее алмаза. В процессе обычного нагрева до высоких температур под давлением фуллерены плавятся, и в результате получается обычный искусственный алмаз — диэлектрик, а вовсе не полупроводник.

Ученые продлили процесс нагрева и охлаждения образцов до 12 часов. каждый, и температурные режимы выбирались шаг за шагом в течение многих лет, чтобы сохранить фуллерены в материале нетронутыми. При нагревании до 1200 ° C под давлением 25 ГПа фуллерены сохраняются в материале. Новый материал получил название AM- III . Под микроскопом такой материал выглядит как кристаллическая структура, но при дополнительном увеличении кажется беспорядочным скоплением фуллеренов. Эта комбинация сделала его более прочным, чем алмаз.

Согласно измерениям по методу Виккерса, материал AM- III имел твердость 113 ГПа. Для сравнения: природные алмазы имеют твердость 70–100 ГПа, а сталь — всего 9 ГПа. Статья об исследовании была опубликована в National Science Review.

Также было обнаружено, что материал AM- III представляет собой полупроводник с шириной запрещенной зоны от 1,5 до 2,2 эВ, который подобен обычному аморфному кремнию. Такое сочетание электронных и механических свойств делает AM- III привлекательным решением для фотоэлектрических датчиков и солнечных элементов. Наконец, микросхемы из такого материала выдержат чудовищные рабочие температуры и давления, что пригодится для космоса и авиации.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *