Российские учёные разработали технологию синтеза материала, который по твёрдости превосходит алмаз. Речь идёт о фуллерите – полимере на основе фуллеренов.
В работе приняли участие исследователи из Технологического института сверхтвёрдых и новых углеродных материалов в Троицке, Московского физико-технического института (МФТИ), Национального исследовательского технологического университета МИСиС и Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (МГУ).
Учёные отмечают, что алмаз уже давно не является самым твёрдым материалом. Натуральные алмазы имеют твёрдость около 150 гигапаскалей, в то время как данный показатель ультратвёрдого фуллерита составляет от 150 до 300 гигапаскалей.
Фуллериты, как уже отмечалось, состоят из фуллеренов, которые, в свою очередь, представляют собой молекулы углерода в виде сфер, образованных 60 атомами. В фуллерите, синтезированном российскими исследователями, молекулы С60 связаны друг с другом ковалентными связями во всех направлениях – этот материал учёные называют трёхмерным полимером.
Однако методов, позволяющих получать это перспективное вещество в промышленных масштабах, пока не существует. Обусловлено это очень высоким давлением, которое необходимо создать для начала реакции. Образование трёхмерного полимера начинается при давлениях от 13 ГПа или 130 тысяч атмосфер – а создать такое давление в большом объёме современная техника не позволяет.
Российские учёные показали, что добавление к исходной смеси реагентов сероуглерода, CS2, играет роль катализатора в синтезе фуллерита. Это вещество синтезируется в промышленных масштабах, активно используется на различных предприятиях, а технологии работы с ним хорошо отработаны. Сероуглерод, как показали эксперименты, конечный продукт, но выступает в роли катализатора. За счёт него образование сверхтвёрдого материала становится возможным при меньшем давлении – 8 ГПа, причём при комнатной температуре, в то время как предыдущие попытки синтезировать фуллерит при 13 ГПа требовали нагрева до 1100К (свыше 820оС).
Комментарии