Алмаз табиғаттағы ең қатты минералдардың бірі саналғанымен, соққыға төзімсіз әрі шыны секілді оңай шағылып кететін осал тұсы бар. Қытай ғылым академиясының Физика институты мен Бейхаң университетінің зерттеушілері көптен бері шешілмей келген мәселені еңсеріп, бір кристалды алмаздан бес есеге жуық берік жаңа композиттік құрылым ойлап тапты, деп хабарлайды Ertenmedia.kz.
Қаттылық пен беріктіктің арасындағы айырмашылық
Күнделікті түсінікте қаттылық пен соққыға төзімділік көбіне бір ұғым ретінде қабылданады. Алайда материалтану ғылымында екеуі екі бөлек сипатқа ие. Қаттылық заттың сырылуға немесе сыртқы қысыммен із түсуге қарсы тұру қабілетін білдіреді. Моос шкаласы бойынша 10 деген ең жоғары баллға ие алмасты тырнап бүлдіру мүмкін емес.
Ал беріктік материалдың соққы энергиясын өзіне сіңіріп, жарылып кетуден қорғану деңгейін көрсетеді. Алмастың атомдық торында кристалдық жазықтықтар деп аталатын әлсіз бағыттар болады. Соның салдарынан белгілі бір бұрыштан қатты соққы тисе, қымбат тас оп-оңай опырылып сынып түседі. Осы уақытқа дейін минералдың қаттылығын төмендетпей оның тұтқырлығы мен соққыға төзімділігін арттыру ғалымдар үшін мүмкін еместей көрінетін.
Ғалымдар темір-бетон қағидасын қалай қолданды?
Қытайлық зерттеушілер тығырықтан шығудың қарапайым әрі тың әдісін ұсынды. Олар жаңа табиғи емес минерал түрін синтездеудің орнына алмаз ұнтағын көпқабатты көміртекті нанотүтіктермен біріктірді. Адам шашының қалыңдығынан 10 мың есе жіңішке келетін наноталшықтар болаттан әлдеқайда берік саналады.
Дайындалған қоспа Цельсий бойынша 2000 градус ыстықта қыздырылып, шамамен 15 гигапаскаль жоғары қысыммен сығымдалды. Атмосфералық қысымнан 150 мың есе асатын осындай төтенше жағдайда нанотүтіктер алмаз түйіршіктерімен атомдық деңгейде берік байланыс орнатты. Нәтижесінде құрылыста бетонның ішіне темір арматура өргендей, минерал ішінде үш өлшемді тірек тор түзілді.
Зертханалық сынақтар жаңа композиттің қарапайым алмазбен бірдей қаттылықты сақтай отырып, соққыға төзімділігі бес есеге дейін артқанын және бронебойлық оқ-дәрілерде қолданылатын вольфрам қорытпаларынан да асып түскенін көрсетті.
Материалға механикалық күш түскенде немесе микрожарық пайда болған сәтте нанотүтіктер соққы толқынының бағытын өзгертіп, сызаттың әрі қарай тереңдеп таралуына жол бермейді.
Ғылыми жаңалық қай салаларға қажет?
Nature Synthesis ғылыми журналында жарияланған зерттеу нәтижесі өндірістік технологияларға кең жол ашады. Мұндай аса берік композиттер алдымен тау-кен өнеркәсібіндегі бұрғылау қашауларына, өте қатты материалдарды өңдейтін кескіш құралдарға және аэроғарыш саласының маңызды бөлшектеріне аса қажет.
Сонымен қатар жасанды алмастар бүгінде тек зергерлік бұйым ретінде ғана емес, жасанды интеллект инфрақұрылымы мен озық микрочиптерді салқындату жүйесінде де кеңінен қолданыла бастады. Соққыға төзімді жаңа материал микроэлектроника мен жоғары жүктемелі техниканың ұзақ мерзімді әрі сенімді жұмыс істеуіне септігін тигізбек.
📌 Ertenmedia-ның Telegram арнасына жазылыңыз: қысқа әрі нұсқа, ең өзекті ақпарат осында!
