МОСКВА, 7 апреля. /ТАСС/. Материаловеды из России создали новый сверхжесткий углеродный материал в ходе экспериментов с фуллеренами, сферическими углеродными наноструктурами, и различными соединениями металла скандия. Об этом в четверг сообщила пресс-служба НИТУ "МИСиС".
"Данный материал получился менее жестким по сравнению с кристаллами чистых полимеризованных фуллеренов. С другой стороны, давление фазового перехода уменьшается при добавлении скандия, что упрощает экспериментальное получение данной структуры", - заявил ведущий научный сотрудник НИТУ "МИСиС" Павел Сорокин, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
За последние полвека ученые открыли несколько новых форм углерода и других веществ, которые превосходят или равны алмазу по прочности и другим характеристикам. К их числу, в частности, относится фуллерит, аморфный углеродный наноматериал, который состоит из спрессованных фуллеренов, шарообразных наноструктур из нескольких десятков атомов углерода.
Сорокин и его коллеги выяснили, что фуллерены можно использовать для синтеза еще одного сверхжесткого материала, который возникает при значительно меньших давлениях и температурах, чем фуллерит. Российские материаловеды совершили это открытие в ходе опытов с так называемыми эндоэдральными фуллеренами, полыми сферами из соединенных атомов углерода, внутри которых "спрятаны" атомы металлов.
Новая форма углерода
Ученые достаточно давно предполагают, что подобная форма фуллеренов может быть широко использована при производстве солнечных батарей и различных промышленных материалов, однако свойства этих наноструктур были относительно слабо изучены. Специалисты из НИТУ "МИСиС", а также их коллеги из Троицка, Долгопрудного, Красноярска и Томска, восполнили этот недостаток в ходе опытов по созданию эндоэдральных фуллеренов, содержащих в себе атомы скандия.
В ходе этих опытов ученые отработали методику синтеза фуллеренов из смеси, состоящей из графитового порошка и оксида скандия, после чего они детально изучили свойства полученных наноструктур. В ходе этих опытов ученые проверили, насколько хорошо заполненные фуллерены сопротивляются давлению и какими свойствами обладает аналог фуллерита, возникающий при достаточно сильном сжатии эндоэдральных фуллеренов.
Последующие эксперименты показали, что появление атомов скандия внутри фуллеренов привело к заметным изменениям в распределении заряда внутри этих углеродных наноструктур. Это повысило химическую активность фуллеренов и сделало их более подверженными действию высоких температур и давлений. В результате этого, аналог фуллерита образуется уже при сжатии наноструктур до 250 тыс. атмосфер.
Данный материал, как отмечают ученые, уступает в прочности чистым фуллеритам и алмазам, однако его значительно проще производить. Это, как надеются исследователи, позволит использовать эндоэдральные фуллерены для производства новых абразивных материалов, медицинских инструментов и прочей промышленной продукции.