Китайские ученые создали стекло, которое превосходит алмаз по твердости

Михаил Года

Источник:

SCMP

Китайские ученые создали стекло, которое превосходит алмаз по твердости

Материал AM-III / National Science Review

Китайские ученые представили новую форму стекла, достаточно прочную, чтобы поцарапать поверхность алмаза. Но самое удивительное, что новый материал сохранил полупроводниковые свойства аморфного стекла. Это открывает путь к предельно крепким фотоэлектрическим панелям и к электронике, что выдерживает экстремальные температуры и давление.

Прочность алмаза, как известно, обусловлена его идеальной кристаллической структурой. Стекло не имеет упорядоченной структуры и особой прочностью похвастаться не может. Китайские исследователи смогли подобрать такие режимы нагрева и давления, которые придали стеклу чрезвычайной прочности при этом сохранив свойства полупроводника.

Не пропустите ТОП-7 украинских YouTube-каналов о технологиях: интересно и полезно

Особенности нового сверхпрочного материала

В основе нового высокопрочного стекла лежат фуллерены – это нечто вроде графена, свернутого в подобие футбольного мяча. Сами по себе фуллерены не обладают рекордной твердостью, но испеченные вместе они оказались крепче алмаза. В процессе обычного нагрева до высоких температур под давлением фуллерены расплавляются, и на выходе получаем обычный искусственный алмаз – диэлектрик, а вовсе не полупроводник.

Ученые растянули процесс нагревания и охлаждения образцов на 12 часов каждый, а температурные режимы годами подбирали шаг за шагом, чтобы сохранить фуллерены в материале целыми. При нагревании до 1200 ° C под давлением 25 ГПа фуллерены удалось сохранить в материале целыми.

AM-III
Царапина от куска AM-III шириной 1 мм на поверхности натурального алмаза / Фото National Science Review

При измерении твердости методом Виккерса материал AM-III показал твердость 113 ГПа. Для сравнения, алмазы природного происхождения имеют твердость от 70 до 100 ГПа, а сталь всего 9 ГПа. Статья об исследовании была опубликована в издании National Science Review. Эта работа появилась благодаря консультациям с профильными специалистами из Швеции, США и Германии.

Интересно Это действительно впечатляет: ученым впервые удалось создать металлическую воду

Также было обнаружено, что материал AM-III является полупроводником с диапазоном запрещенной зоны от 1,5 до 2,2 эВ, что аналогично обычному аморфному кремнию. Такое сочетание электронных и механических свойств делает AM-III привлекательным решением для фотоэлектрических датчиков и солнечных батарей. Наконец, микросхемы из такого материала будут выдерживать чудовищные рабочие температуры и давления, что пригодится для космоса и авиации.