Прорыв китайских ученых: Теперь «уханьское стекло» режет алмазы, как нож масло

Аватар пользователя Зема2023

Светила Поднебесной удивляют своими открытиями весь мир.

Школьную программу пора переписывать: алмаз — больше не самое твердое вещество во вселенной. Китайские ученые сумели «вырастить» материал, который может разрезать алмаз, словно нож масло. А скоро их лаборатории Уханьского университета должны выйти еще более диковинные вещества-химеры

Величайший материаловед на планете живет в Китае

Благодаря непрерывному прогрессу науки и техники в мире появилось много удивительных материалов. И на пике прогресса — китайцы. Академик Тянь Юнджун считается величайшим материаловедом на планете. Именно этот ученый уже синтезировал несколько веществ, которые могут поспорить по твердости с алмазом — например, кубический нитрид бора и фуллерен.

Фуллерен, как и алмаз, состоит из атомов углерода. Правда, секрет прочности — не «начинка», а «упаковка», а именно кристаллическая структура. Фуллерен — это так называемый молекулярный кристалл. В узлах его решетки не отдельные атомы углерода (как, например, у алмаза), а целые молекулы. Фуллерен даже может поцарапать алмазную поверхность.

Твердость материалов измеряется по отношению к алмазу. Натуральные алмазы имеют твердость до 150 гигапаскалей. За годы исследований материаловеды разгадали секреты, за счет чего любое вещество становится прочным.

Материал должен быть идеально чистым (без примесей), а кристаллические зерна — небольших размеров (в алмазе, например, 2−5 нм). Атомные связи в кристаллической решетке при давлении могут перераспределяться так, чтобы материал не менял структуру.

Кристаллы алмаза состоят из периодически повторяющихся структурных единиц. Правда, твердость такой структуры различна по разным направлениям: поцарапать алмаз почти невозможно, а вот разбить — вполне.

Антипод кристалла — это стекло. Его молекулярная структура аморфная, хаотическая. Именно поэтому, например, стекло может проводить электрический ток. Стекло считается не хрупким, а вязким — в этом секрет его прочности.

Волшебное стекло нужно везде — от биосенсоров до марсоходов

Где только сейчас не применяют стеклянные материалы! Это еще недавно казалось, что из стекла можно делать только окна и чайные чашки. А теперь, например, китайская компания China Glass запускает свои материалы в космос, опускает на дно Мирового океана и поднимает на вершину Эвереста.

Стекло используют в солнечной энергетике: оно нужно для фотоэлектрических элементов, солнечных коллекторов и модулей для выработки фотоэнергии. Правда, конечно, это не обычное кварцевое стекло, а специальное — термостойкое, сверхпрочное, с абсолютной прозрачностью. Такое, как уже знакомое нам «уханьское».

Используют стекло в автомобильной и авиационной промышленности. И не только чтобы делать лобовые и приборные стекла. Без стекла невозможно представить смартфоны и телевизоры. Стекло используется даже в таких, казалось бы, неочевидных областях, как биомедицина и химическая промышленность. Стекло нужно, чтобы выпускать биосенсоры, которые могут точно определять важные медицинские показатели — артериальное давление и уровень сахара в крови.

Китайские ученые более 10 лет бились над тем, чтобы создать «уханьское стекло». Ведь задача перед экспериментаторами стояла непростая: сделать вещество-химеру, которое бы сочетало твердость кристалла и вязкость стекла.

Китайцы задумались создать еще и «германиевое чудо»

Уханьским исследователям пришлось перепробовать сотни материалов и провести тысячи тестов. И разгадку найти сумели. Уханьские ученые синтезировали сверхпрочный кристалл, а затем стали его деформировать. Вещество «запекали» при температуре несколько тысяч градусов под гигантским давлением. В таких же условиях в земных недрах и формировались сверхпрочные минералы.

При повышении температуры кристаллическая структура постепенно разрушается, «перетекая» в стекло. Получившееся в результате экспериментов «уханьское стекло» оказалось сверхтвердым: оно может выдерживать высокое давление и трение, сохраняя структурную целостность. Также это вещество абсолютно прозрачное. И, что крайне важно, оно имеет свойства полупроводника.

Ширина запрещенной зоны такая же, как у наиболее часто используемых полупроводников (например, кремния). Таким образом, ожидается, что новый материал можно использовать, например, в фотогальванике.

«Уханьское стекло» будут применять в датчиках кислорода, в двигателях мотоциклов и автоматических коробках передач велосипедов.

Китайские ученые останавливаться не намерены — будут и дальше «скрещивать» разные физико-химические структуры, чтобы получать гибридные материалы. Они могут быть на основе не только привычного углерода или кремния, но и похожего на них, но более редкого германия.

Китайские ученые будут не только синтезировать новые вещества, но и исследовать природные. Один из самых твердых минералов на Земле — лонсдейлит (тоже модификация углерода) — нашли на месте падения метеоритов в Калифорнии. Лонсдейлит «испекся» при адской температуре, которую почти невозможно повторить в лаборатории.

Авторство: 
Копия чужих материалов

Комментарии

Аватар пользователя Kirpi
Kirpi(5 лет 7 месяцев)

Величайший материаловед

https://msun.ru/dir/kaf_tm/educate/Cating/Part2/%D0%A7%D0%B0%D1%81%D1%82%D1%8C%202_%20%D0%90%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D1%8B%D0%B9.files/K2_3.htm

Фуллерены

https://postnauka.ru/faq/61661

Школьную программу пора переписывать

Пора переписывать изнасилованных журналистов. 

Кубический нитрид бора (КНБ) – это синтетический сверхтвердый материал, получаемый из гексагональной модификации нитрида бора BN в результате воздействия на него высоких давлений и температур. Отечественной промышленностью материал выпускается под торговой маркой «эльбор», который в зависимости от физико-механических свойств разделяется на марки: ЛО – обычной прочности; ЛП – повышенной прочности; ЛКВ – высокопрочный. Содержание кубического нитрида бора в различных марках эльбора колеблется от 90 до 96%. Как абразивный материал эльбор широко применяют для изготовления шлифовальных кругов различных типов. КНБ близок по твердости к алмазу, при этом более теплостоек (до 1500 °С). Он обладает высокой твердостью, теплостойкостью и малым химическим сродством к железу, что дает возможность использовать этот материал для обработки высокопрочных и закаленных сталей и прочих сплавов на основе железа.

"По словам руководителя группы ученых, изобретенный ими материал на основе нитрида бора, который вы можете приобрести в компании Литпром, имеет и ряд других преимуществ по сравнению с алмазом. К примеру, он значительно дешевле алмазов. Кроме этого, новый наноматериал способен выдерживать температуры до 1300?С в присутствии кислорода и без заметных снижений качественных характеристик".

Это значит что он хуже эльбора в работе, который более теплостоек (до 1500). В резании твердых материалов самую существенную роль играет теплостойксость резца (абразива). 
 

Аватар пользователя capitan
capitan(10 лет 1 месяц)

 Ну вот, пришел поручик Ржевский и все опошлил!))))

Аватар пользователя Тех Алекс
Тех Алекс(8 лет 12 месяцев)

Китаедрочерство как форма нытья!

Аватар пользователя Тигр Шрёдингера

Это верно, восхвалять запад уже нельзя, СССР больше не вставляет, вот и остается Китай

Аватар пользователя Лёша
Лёша(2 года 4 месяца)

Из Ухани коронавирус пока только выпустили. smile43.gif

Комментарий администрации:  
*** уличен в невменяемом общении и сраче ***
Аватар пользователя Pol Alex
Pol Alex(6 лет 6 месяцев)

Китай и китаец к фуллеренам никакого отношения, кроме рядовых исследований, не имеет. Фуллерены пока дальше грантоакакдемических исследований не ушли, и Россия их основной поставщик для почти всех лабораторий и институтов мира.

Аватар пользователя Gri-fan
Gri-fan(11 лет 2 недели)

«Уханьское стекло» будут применять в датчиках кислорода, в двигателях мотоциклов и автоматических коробках передач велосипедов.

 Мозг зацепился за выделенное сочетание слов, осознал, удивился, и ожидал увидеть в конце статью кодовую фразу: "для тех кто понимает".

Ожидание не оправдалось, видимо гугельперевод, или журнализьм.

Аватар пользователя roobot
roobot(1 год 1 месяц)

Алмазы китайские, вот и режет.

Комментарий администрации:  
*** отключен (слухи, невменяемое общение) ***
Аватар пользователя Осса
Осса(8 лет 10 месяцев)

Наш Монокристалл в Китае , похоже, построили...

Аватар пользователя taiwanwar
taiwanwar(1 год 1 неделя)

Ториевые реакторы питают квантовые компьютеры,  режущие искусственные алмазы на лунной станции.

Ага, ясно, Билл Гейтс ездил умолять чтоб ему продали долю этого предприятия...)

.

Через полгода, бац, оспа обезьян и никаких тебе фантастик. Сидят китайцы с тестами в попе и шьют кроссовки, особо не возбухая.

А какие были проекты...

Аватар пользователя АнТюр
АнТюр(11 лет 8 месяцев)

Уханьским исследователям пришлось перепробовать сотни материалов и провести тысячи тестов. 

Это и есть основа китайской науки. 10000 стандартных тестов, стандартная обработка их результатов, стандартный выбор по заданным критериям оттимальной рецептуры и параметров процесса. 

Аватар пользователя Lokki
Lokki(9 лет 3 месяца)

Это ж теперь страшно жить - всегда рассчитывал что стекло изолятор, а тут - фигак и оно проводник!

Аватар пользователя DjSens
DjSens(5 лет 10 месяцев)

оно проводит свет,  а свет - это электромагнитная волна!

Аватар пользователя Ёлка-ёлка
Ёлка-ёлка(9 лет 4 месяца)

Вакуум тоже свет проводит. Значит вакуум - проводник. 

Аватар пользователя DjSens
DjSens(5 лет 10 месяцев)

верно, поэтому и существуют беспроводные зарядки