المواد دون الكربون صعبة مثل الماس؟

اكتشف الباحثون المركبات ذات الخصائص الخاصة

قراءة بصوت عال

هل يمكن أن تكون المواد الخالية من الكربون قاسية مثل الماس؟ نعم ، تقول مجموعة أبحاث ألمانية فرنسية. كانت قادرة على إظهار أن مركبات البورون والنيتروجين ، التي تسمى نيتريد البورون (BN) ، يمكن أن يكون لها هذه الخاصية إذا تم تقليل حجم حبة المادة إلى نطاق النانو.

{} 1L

تجذب المواد الصلبة انتباه العلماء الذين يرغبون في فهم هياكل هذه المواد وخصائصها بشكل أفضل. سبب صلابة عالية ، وهي خاصية المواد الميكانيكية ، لا يزال غير واضح بلا شك.

من ناحية أخرى ، فإن المواد الصلبة المتاحة تجاريا ليست مناسبة لبعض التحديات الحديثة ، سواء كان ذلك للحفر العميق للغاية في صناعات النفط والتعدين أو في الآلات عالية السرعة والدقة للسبائك الصلبة أو السيراميك. لا يزال تطوير مادة مثالية لصناعة القطع والحفر ، والتي تتسم بنفس القدر من الصعوبة والقوة ، هدفًا بحثيًا ضروريًا وحاليًا في علم المواد.

المواد سوبيرهارد

المواد التي لها صلابة بين نيتريد البورون المكعب (cBN ، الصلابة Hv ~ 50 GPa) والماس (Hv ~ 100 GPa) ، أصعب المواد المعروفة ، تعتبر مواد فائقة الصلابة. من حيث الاستقرار الحراري ومقاومة التفاعل ، cBN متفوقة على الماس ؛ يُعتبر cBN أيضًا مادة "فائقة" كاشطة لعمل الفولاذ الحديدي الصلب. ومع ذلك ، بسبب صلابة أقل بنسبة 50 ٪ ، لا يمكن استبدال cBN تماما الماس. في العلوم والصناعة ، ركزت العديد من الدراسات على تخليق المراحل الفائقة الصلابة في النظام الثلاثي بورون-نيتروجين (BCN) كأفلام سطحية رقيقة أو كمواد عديمة الشكل لإغلاق "فجوة العلاج" هذه. عرض

ينتمي العلماء من ألمانيا وفرنسا حول ناتاليا دوبروفينسكايا إلى موظفي Geoinstitut البافارية بجامعة بايروث ، ويمكنهم الآن أن يظهروا بشكل مشترك أن أكثر من 50 GPa الفجوة الموجودة بين تصلب نيتريد البورون والماس يمكن إغلاقها بواسطة مركبات BN. يمكن التحكم في خصائصها وتحسينها عبر أحجام الحبوب والتغيرات الهيكلية للمكونات المعنية. أبلغ الباحثون عن تخليق المركبات النانوية الفائقة الصلابة الفريدة من BN تحت الضغط العالي وظروف درجات الحرارة المرتفعة.

صلابة أعلى مما كان متوقعا

تتكون المركبات - ABNNCs المُجمَّعة من مركبات نانيد البورون النانوية - من جسيمات متناهية الصغر متراكمة من مرحلتين نيتريد البورون الكثيفتين بصلابة قصوى تبلغ 85 GPa. نظرًا لسبب هذه الظاهرة الفريدة ، يرى العلماء مزيجًا من التأثيرات الكمومية محدودة النطاق والتي تؤدي إلى صلابة أعلى للمادة الجديدة أكثر مما كان متوقعًا بعد "تأثير هول بيتش".

لمفهوم التوليف الجديد والحاجة إلى مزيد من المعرفة لتآزر آثار التحسين اثنين ، فضلا عن العلاقات بين الهيكل الجزئي (أو نانو) وصلابة ، ربما يجب على المرء أن يذهب طرق جديدة لتطوير المواد الفائقة الصلابة في مجال البحوث. ABNNC هو أول مركب خالٍ من الكربون يقارن في صلابة الألماس أحادي البلورية والبلوريات والنوانودات المُجمعة بالماس.

(idw - جامعة بايرويت ، 14.03.2007 - DLO)