МОСКВА, 6 июня. /ТАСС/. Исследователи из России и Израиля смогли получить в обычных условиях встречающийся глубоко в недрах Земли минерал, твердостью чуть меньшей, чем у алмаза. Результаты работы опубликованы в журнале Surface and Coatings Technology, сообщила в понедельник ТАСС пресс-служба Тольяттинского государственного университета (ТГУ).
В новой работе ученые модернизировали технологию плазменно-электролитического оксидирования (ПЭО), которая применяется для обработки сплавов на основе алюминия, магния и титана. Плюс этой технологии в том, что в результате на поверхности изделий создается защитный керамический оксидный слой. Как отмечают авторы работы, его нельзя назвать в полном смысле покрытием, так как в его формировании участвует и обрабатываемый материал. Но слой позволяет повысить механические, теплозащитные и антикоррозионные свойства, защитить изделие от повреждений при работе в экстремальных условиях.
"Международный коллектив ученых из ТГУ под руководством профессора, главного научного сотрудника Михаила Криштала при участии ведущего научного сотрудника Израильского политехнического института (Техниона) Александра Кацмана модифицировал технологию ПЭО, введя в электролит аморфные наночастицы кремнезема (диоксида кремния SiO2). Многочисленные эксперименты в обычных условиях окружающей среды показали, что частицы с размерами от 20 до 40 нм при ПЭО превращаются в сверхплотую (на 60% плотнее кварца) модификацию кремнезема - стишовит, а также фиксируются в оксидном слое", - говорится в сообщении
Уникальность стишовита, который был открыт в 1961 году академиком РАН Сергеем Стишовым, в том, что он формируется только в условиях сверхвысоких давлений (80-120 тыс. атмосфер) и температур выше 500 градусов Цельсия. Содержащие стишовит породы находятся на нескольких сотнях километров, то есть на недоступных для человека глубинах Земли. Крайне редко этот минерал, твердость которого чуть ниже алмаза, встречается в метеоритных и вулканических кратерах.
Как пояснили в ТГУ, ученые впервые обнаружили стишовит в керамическом слое еще в 2014 году, но исследователям понадобилось восемь лет, чтобы экспериментально доказать этот результат, а также создать теорию, объясняющую наблюдаемые процессы. "Результат был крайне неожиданным и даже несколько пугающим, так как до нас такие эффекты никто в литературе не описывал. Открыть новую фазу в материале или переход в нее известного вещества - большая удача", - отметил ведущий научный сотрудник ТГУ Антон Полунин, слова которого приводятся в сообщении.
Как считают исследователи, разработанная модель позволит прогнозировать значительное увеличение эффективности процесса ПЭО в присутствии наночастиц в электролите, изменение структуры и состава керамического слоя, улучшение, прежде всего, защитных и механических свойств получаемых покрытий. Так, согласно данным экспериментов, добавка всего трех граммов наночастиц на литр электролита при обработке алюминиево-кремниевого сплава позволяет увеличить износостойкость образующегося керамического слоя в 1,5 раза, термическое сопротивление в четыре раза, толщину - более чем в 1,5 раза.