Сверхтвердые материалы можно получить при обычном давлении

Химики-неорганики из США, не используя повышенное давление, синтезировали материал, твердость которого может соперничать с твердостью алмаза.

Исследователи из группы Хсиу-Йинг Чанга (Hsiu-Ying Chung) из Университета Калифорнии получили «сверхтвердый» диборид рения (ReB2) при обычном давлении. Твердость нового материала была доказано очень просто – образец ReB2 может оставлять царапины на поверхности алмаза. Открытие может найти свое применение в тех промышленных процессах, в которых невозможно (или слишком дорого) применять алмазные резцы.

До настоящего времени алмаз оставался самым твердым из известных материалов и находил применение в инструментальной технике, хотя в ряде случаев применение алмазных резцов невозможно или нежелательно. Например, обработка стали или других сплавов железа алмазными резцами может приводить к образованию карбидов железа и, как следствие, разрушению инструмента. Альтернативой алмазу являются соединения бора с неметаллами (давно известный BN и синтезированные недавно B6O и BC2N), однако для получения этих соединений требуется давление не менее 50000 атм. и температура не менее 1500 градусов.

Исследователи из Калифорнии в течение пяти дней нагревали смесь порошков рения и бора в запаянной ампуле при температуре 1000 градусов и получили слиток ReB2, твердость которого сравнима с твердостью кубической формы BN. Причину высокой твердости борида рения исследователи видят в комбинации высокой плотности электронов и коротких связей с ярко выраженным ковалентным характером (характеристика связей похожа на связи в алмазе). Металлический рений является относительно мягким материалом (благодаря ненаправленному характеру металлической связи), однако введение атомов бора в кристаллическую решетку приводит лишь к ее 5% расширению. В результате всего вышесказанного образуется очень плотно упакованная структура, характеризующаяся самыми короткими связями металл-металл среди известных диборидов металлов.

www.chemport.ru