Наностержни из многих материалов оказались очень успешными, и их свойства часто превосходят свойства нанотрубок, что делает их отличными кандидатами для промышленного применения. Теоретические расчеты предсказывали, что алмазные наностержни также будут обладать свойствами, превосходящими свойства углеродных нанотрубок. Но до сих пор никому не удавалось синтезировать алмазные наностержни. Это уже не так. Команда из Байерийского геоинститута (Университет Байройта) только что сообщила о синтезе этих агрегированных алмазных наностержней (ADNR) и их замечательных свойствах после их измерения в Европейском центре синхротронного излучения.
Команда из Байройта проверила сжимаемость и плотность этого нового материала. Эксперименты, проведенные в ESRF на линии высокого давления, подтвердили, что рентгеновская плотность материала ADNR выше, чем у алмаза, на 0,2-0,4%; что делает его самой плотной формой углерода. Последующие эксперименты, проведенные путем загрузки в ячейку с алмазными наковальнями как монокристаллического алмаза, так и материала ADNR, с целью непосредственного сравнения их поведения при статической нагрузке, показали, что ADNR также на 11% менее сжимаем, чем алмаз..
Сочетание твердости ADNR и его химической стабильности делает его потенциально превосходным материалом для обработки черных металлов. «Тот факт, что алмазные наностержни очень плотные и несжимаемые, не только подтвердил теоретические предсказания, но и дал положительный знак того, что они обладают очень интересными уникальными свойствами», - объясняет Леонид Дубровинский, один из авторов статьи..
В ESRF исследователи проверили «микротвердость по Виккерсу» с помощью алмазного индентора. Они прямо показали, что наконечник зонда не смог оставить отпечаток на поверхности ADNR. Более того, ADNR может царапать (111) поверхности природных алмазов типа IIa, поэтому ADNR тверже природного алмаза и, следовательно, более устойчив к истиранию. Беспорядочное расположение наностержней, скорее всего, приводит к увеличению твердости ADNR, а уменьшение длины связи С-С во внешних слоях наностержней приводит к увеличению плотности.
Механические испытания также показали, что в тех же условиях из-за повышенной устойчивости к графитизации материал ADNR является гораздо более эффективным шлифовальным инструментом, чем синтетический или природный алмаз. Это делает его потенциально ценным материалом для обработки черных металлов и керамики, а благодаря его нанокристаллической природе - для прецизионной обработки и полировки.
Запатентовано изобретение коллектива (Наталья Дубровинская, Леонид Дубровинский и Фалько Лангенхорст), описывающего метод синтеза сверхтвердых, износостойких и термостойких агрегированных алмазных наностержней и их применения.
Литература:
(Ref.1) Наталья Дубровинская, Леонид Дубровинский, Уилсон Крайтон, Фалько Лангенхорст, Аста Рихтер. Агрегированные алмазные наностержни, самая плотная и наименее сжимаемая форма углерода. Applied Physics Letters, 22 августа 2005 г. (Ref. 2) Н. А. Дубровинская, Л. С. Дубровинский, Ф. Лангенхорст. Verfahren zur Herstellung von nanokristallinem stäbchenförmigem Diamantund Anwendungen dafür. Deutsche Patentanmeldung: 10 2004 026 976.9, 2 июня 2004 г.