в

Углеродные нановолокна превратили в алмаз при комнатной температуре

Лазерный импульс длительностью 100 наносекунд мгновенно нагревает углерод до температуры 3727°C и плавит его. Охлаждаясь, этот материал кристаллизуется в алмаз.

Гигантский алмаз

Как известно, алмазы — это всего лишь кусочки углерода, которые глубоко в Земле подвергаются воздействию высоких давлений и температур. В научных приложениях алмаз применяется, например, в качестве жесткого защитного покрытия для оптических устройств. Но относительная редкость затрудняет добычу этого полезного ископаемого и делает его слишком дорогим (хотя в геологическом масштабе алмаз довольно распространен). Теперь исследователи из Университета штата Северная Каролина продемонстрировали новый способ преобразования углеродных нановолокон и нанотрубок в алмазные волокна, который легко можно выполнить даже в лаборатории при комнатной температуре.

Существующие методы изготовления искусственных алмазов повторяют природные условия их образования — высокое давление и температуру. Поэтому оборудование, задействованное в этом процессе, может быть довольно громоздким и энергоемким. В отличие от этих методов, новая методика, разработанная командой исследователей из Университета штата Северная Каролина, может быть выполнена при комнатной температуре и нормальных уровнях давления.

Углеродное волокно превратили в алмаз с помощью лазера
(Слева) углеродная нанопроволока до того, как процесс импульсного лазерного отжига (PLA) превратил ее в алмазное волокно (справа), credit: NCSU

Углеродные нановолокна подвергаются воздействию лазерного импульса длительностью всего 100 наносекунд, который мгновенно нагревает углерод до температуры около 3727°C и плавит его. Обычно этого тепла достаточно для испарения углерода, что, очевидно, не является желаемым результатом. Чтобы исключить это, используется подложка из сапфира или стекла, что ограничивает тепловой поток, достаточный для предотвращения изменения фазы. Затем материал быстро охлаждается, кристаллизуясь в алмаз. Таким образом, ученые действительно превратили углеродные нановолокна в алмаз при комнатной температуре и естественном давлении.

С помощью лазера теперь можно создавать алмазные нановолокна для использования, например, в электронике и даже в квантовых компьютерах, а также для затравки углеродных нановолокон крошечными алмазами. Их можно применять в качестве покрытия для повышения прочности инструментов или ювелирных изделий.

Что Вы об этом думаете?

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *