в

Вуглецеві нановолокна перетворили в алмаз при кімнатній температурі

Лазерний імпульс тривалістю 100 наносекунд миттєво нагріває вуглець до температури 3727°C і плавить його. Охолоджуючись, цей матеріал кристалізується в алмаз.

Величезний алмаз

Як відомо, алмази – це всього лише шматочки вуглецю, які глибоко в Землі піддаються впливу високих тисків і температур. У наукових додатках алмаз застосовується, наприклад, в якості жорсткого захисного покриття для оптичних пристроїв. Але відносна рідкість ускладнює видобуток цієї корисної копалини і робить її занадто дорогою (хоча в геологічному масштабі алмаз досить поширений). Тепер дослідники з Університету штату Північна Кароліна продемонстрували новий спосіб перетворення вуглецевих нановолокон і нанотрубок в алмазні волокна, який легко можна виконати навіть в лабораторії при кімнатній температурі.

Існуючі методи виготовлення штучних алмазів повторюють природні умови їх утворення – високий тиск і температуру. Тому обладнання, задіяне в цьому процесі, може бути досить громіздким та енергоємним. На відміну від цих методів, нова методика, розроблена командою дослідників з Університету штату Північна Кароліна, може бути виконана при кімнатній температурі і нормальних рівнях тиску.

Вуглецеве волокно перетворили в алмаз за допомогою лазера
(Зліва) вуглецевий нанодріт до того, як імпульсний лазер (PLA) перетворив його в алмазне волокно (праворуч), credit: NCSU

Вуглецеві нановолокна піддаються впливу лазерного імпульсу тривалістю всього 100 наносекунд, який миттєво нагріває вуглець до температури близько 3727°C і плавить його. Зазвичай цього тепла достатньо для випаровування вуглецю, що, очевидно, не є бажаним результатом. Щоб виключити це, використовується підкладка з сапфіру або скла, що обмежує тепловий потік, достатній для запобігання зміни фази. Потім матеріал швидко охолоджується, кристалізуючись в алмаз. Таким чином, вчені дійсно перетворили вуглецеві нановолокна в алмаз при кімнатній температурі та звичайному тиску.

За допомогою лазера тепер можна створювати алмазні нановолокна для використання, наприклад, в електроніці і навіть у квантових комп’ютерах, а також для затравки вуглецевих нановолокон крихітними діамантами. Їх можна застосовувати в якості покриття для підвищення міцності інструментів або ювелірних виробів.

Що Ви про це думаєте?

Напишіть відгук

Ваша пошт@ не публікуватиметься. Обов’язкові поля позначені *