Российские ученые нашли способ массового синтеза материала, превосходящего по твердости алмаз

Не секрет, что алмаз уже довольно давно не является самым твердым материалом на планете. Существует целый класс искусственно созданных веществ, называемых сверхтвердыми, которые превосходят его по этой характеристике. Одним из них является материал под названием фуллерит.

Фуллерит получил свое имя от составляющих его молекул – фуллеренов, представляющих собой сферические молекулы углерода, состоящие из 60 атомов. Нобелевская премия за синтез фуллеренов была вручена еще 20 лет тому назад, так что сверхтвердый фуллерит сам по себе – материал не  новый. Однако до сих пор его создание требовало экстремальных температур (около 827 градусов по Цельсию) и давления (13 ГПа, или около 130 тысяч атмосфер). Поэтому с учетом возможностей современного оборудования его синтез в промышленных масштабах до сих пор был нецелесообразен.

Однако российская команда ученых, в которую вошли специалисты из Технологического института сверхтвердых и новых углеродных материалов (ТИСНУМ), МФТИ, МИСиС и МГУ, предложили способ решения этой проблемы. Как и все гениальное, он оказался прост: достаточно добавить дисульфид углерода (CS2), чтобы реакция не только начала проходить при гораздо меньшем давлении в 8 ГПа, но и при комнатной температуре, причем еще и с большей скоростью. Дисульфид углерода, в свою очередь, широко используется в современной промышленности, и технологии работы с ним хорошо освоены.

Алмазная наковальня, поврежденная в процессе синтеза сверхтвердого фуллерита

Таким образом, несмотря на относительную дешевизну добычи и обработки алмазов, искусственно созданный материал с большей прочностью становится достойной альтернативой природному. В качестве предполагаемых областей для использования фуллерита можно назвать, прежде всего, промышленное оборудование, например, резаки, а в перспективе – ракетные двигатели. Еще одним преимуществом фуллерита является наличие межмолекулярных пустот (то есть он тверже алмаза при меньшей плотности), которые в перспективе могут быть заполнены другими молекулами для получения, например, сверхпроводящих или иных дополнительных свойств.

Впрочем, даже такой твердый материал, как фуллерит, может проиграть битву за будущее материалам самовосстанавливающимся, которые смогут компенсировать недостаток твердости способностью со временем приходить в первоначальное состояние. Правда, в этом случае определяющую роль будет играть скорость восстановления. А пока отечественная наука может записать в свою копилку еще одно полезное достижение, которое, хочется надеяться, вскоре найдет применение в реальной жизни.