Найдены вещества прочнее алмаза

Издавна было принято считать, что самым прочным материалом в мире является алмаз. Фактически, это соответствует действительности, но некоторые вещества в определенных состояниях могут демонстрировать качества, превосходящие крепость алмаза. Китайские ученые вывели два сверхпрочных материала, один из которых можно обнаружить и в природе.

Физики из шанхайского университета Цзяо Туна обнаружили, что прочность некоторых особо редких элементов растет под внешним давлением. Под воздействием индентора – предмета, развивающего фиксированное давление на поверхность – испытуемые материалы демонстрировали существенные изменения внутренних свойств, вследствие чего их прочность начала существенно превосходить прочность алмаза.

Первым таким материалом стал искусственный минерал - вюртцитный нитрид бора. Термин «вюртцит» обозначает специфическую лучистую структуру кристалла и происходит от названия одноименного минерала. Сам по себе нитрид бора в любой структуре не обладает признаками сверхпрочности. Они начинают проявляться после появления давления.

При давлении индентора деформация кристаллической решетки приводит к перераспределению межатомных связей нитрида бора. В результате твердость минерала возрастает на 78 процентов, а показатель выдерживаемого давления становится равен 114 гигапаскалям. Это больше, чем у алмаза, который в аналогичных условиях выдерживает до 97 гигапаскалей.

Абсолютный рекорд прочности принадлежит другому материалу – лонсдейлиту. Эта редкая форма алмаза имеет шестигранную кристаллическую структуру, которая образуется только под воздействием внешних сил огромных мощностей. Кристаллы лонсдейлита можно обнаружить только в местах падения метеоритов или создать в лабораторных условиях.

В нормальных условиях лонсдейлит тоже не может конкурировать по прочности с алмазом, но под постоянным давлением его структура изменяется. Исследуя этот материал, ученые смогли зафиксировать новый абсолютный рекорд твердости – под воздействием индентора лонсдейлит выдерживает до 152 гигапаскалей, что на 58 процентов больше прочности алмаза.

Физики планируют продолжить эксперименты со сверхпрочностью, изучение которой поможет открыть новые технологии создания надежных конструкционных материалов. Однако на это могут понадобиться годы – синтезировать вюртцитный нитрид бора и лонсдейлит в лабораторных условиях очень сложно.