Heksagonalne diamenty wykonane w laboratorium są silniejsze niż prawdziwe

Diamenty mogą być najsilniejszym znanym materiałem naturalnym, ale naukowcy właśnie stworzyli silną konkurencję.

Wystrzeliwali grafitowy dyski wielkości dziesięciocentówki w ścianę z prędkością 24 100 km / h, naukowcy chwilowo stworzyli heksagonalny diament, który jest zarówno sztywniejszy, jak i mocniejszy niż naturalny.

Diamenty heksagonalne, znane również jako diamenty Lonsdaleite, to specjalny rodzaj diamentu z atomami węgla ułożonymi w sześciokątny wzór. Tworzony, gdy grafit jest wystawiony na działanie ekstremalnych temperatur i naprężeń, na przykład w miejscach uderzeń meteorytów – od dawna teoretyzuje się, że jest mocniejszy niż zwykłe sześcienne diamenty.

Ponieważ jednak heksagonalne diamenty znalezione w kraterach uderzeniowych zawierają zbyt wiele zanieczyszczeń, naukowcy nigdy nie zmierzyli dokładnie ich właściwości.

Teraz naukowcy nie tylko stworzyli heksagonalne diamenty, ale także zmierzyli ich sztywność – odporność na zmianę kształtu podczas zgniatania lub rozciągania – za pomocą kombinacji fal dźwiękowych i światła laserowego.

„Diament jest bardzo wyjątkowym materiałem”, współautor badania Yogendra Gupta, dyrektor Washington State University Institute for Shock Physics, powiedział w oświadczeniu . „Jest nie tylko najsilniejszy – ma piękne właściwości optyczne i bardzo wysoką przewodność cieplną. Teraz wykonaliśmy heksagonalną formę diamentu, otrzymaną w doświadczeniach z kompresją szokową, który [diament heksagonalny] jest znacznie sztywniejsza i mocniejsza niż naturalne diamenty”.

Sześcienne diamenty zwykle tworzą ponad 150 kilometrów pod powierzchnią Ziemi, pod ekstremalnym ciśnieniem wielokrotnie większym niż miażdżąca “głębia oceanu” i przy temperaturach przekraczających 1500 stopni Celsjusza. Jednak aby uformować heksagonalne diamenty, naukowcy naśladowali uderzenie meteorytu o wysokiej energii, używając prochu strzelniczego i sprężonego powietrza do wystrzelenia dysków grafitowych z niesamowitą prędkością. Gdy dyski uderzyły w ścianę, fale uderzeniowe szybko przekształciły je w heksagonalne diamenty.

Aby zmierzyć siłę i sztywność diamentów w ułamku sekundy przed rozbiciem minerałów na drobne kawałki, naukowcy wyemitowali falę dźwiękową i zmierzyli, jak szybko przeszła ona przez heksagonalne diamenty za pomocą lasera. (Fale dźwiękowe powodują wahania gęstości diamentu, co wpływa na długość ścieżki wiązki lasera). Im sztywniejszy jest materiał, tym szybciej przenika przez niego dźwięk.

Trudno powiedzieć, czy heksagonalne diamenty są twardsze niż przeciętny diament. Twardość jest miarą tego, jak trudno jest zarysować powierzchnię materiału, a heksagonalne diamenty nie istniały wystarczająco długo, aby naukowcy mogli je zarysować.

W tej chwili naukowcy nie wymyślili sposobu na stworzenie w laboratorium bardziej długowiecznych sześciokątnych diamentów, ale jeśli metoda zostanie odkryta, naukowcy przewidują dla nich szereg zastosowań – od bardziej efektywnych końcówek wierteł po bardziej wyszukane pierścionki zaręczynowe.

„Jeśli pewnego dnia uda nam się je wyprodukować i wypolerować, myślę, że byłyby bardziej poszukiwane niż sześcienne diamenty” – powiedział Gupta. „Jeśli ktoś ci powiedział:„Słuchaj, dam ci do wyboru dwa diamenty: jeden jest znacznie rzadszy niż drugi”. Który byś wybrał?”

Naukowcy opublikowali swoje odkrycia 31 marca w czasopiśmie B Physical Review .

Źródło: Ben Turner

Lab-made hexagonal diamonds stiffer than natural diamonds

Elastic moduli of hexagonal diamond and cubic diamond formed under shock compression

Zdjęcie: DEA / C. SAPPA / Contributor/Getty

Tematy:
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x