Když je řeč o skle, tak si obvykle nepředstavíme příliš pevný nebo tvrdý materiál. Výzkum čínských vědců ale tyhle představy převrací na hlavu. Tým čínské Yanshan University si hrál s rozmanitými materiály z uhlíku a přitom objevili pozoruhodný průhledný materiál s řadou unikátních vlastností.
Toto uhlíkové sklo je natolik pevné a tvrdé, že poškrábe diamant. Zároveň funguje jako polovodič, což zní velmi slibně například pro fotovoltaiku. Svými elektronickými vlastnostmi je uhlíkové sklo blízké třeba amorfnímu křemíku. Nový materiál nese označení AM-III a stejně jako diamanty jej tvoří atomy uhlíku. Na rozdíl od perfektních krystalů diamantů ale nemá příliš organizovanou strukturu. Uspořádáním se podobná právě sklu.
Čínský tým v experimentech se zkouškou tvrdosti podle Vickerse odvodil, že uhlíkové sklo má pevnost 113 GPa. Pro srovnání, měkká ocel má v této zkoušce tvrdost kolem 9 GPa a přírodně se vyskytující diamanty kolem 70 až 100 GPa. Ze souboru experimentů, jimiž vědci ověřovali mechanické vlastnosti uhlíkové skla, vyplynulo, že AM-III nejen dokáže poškrábat diamant, ale ve skutečnosti jde o nejpevnější a nejtvrdší amorfní materiál, se kterým jsme se doposud setkali. Schválně, jestli se dočká nějaké zajímavé praktické aplikace.
Literatura
Porézní 3D grafen je velmi lehký a přitom desetkrát pevnější než ocel
Autor: Stanislav Mihulka (10.01.2017)
Nová forma uhlíku je tvrdá jako kámen a elastická jako guma
Autor: Stanislav Mihulka (12.06.2017)
Grafenový pancíř je pro kulky tvrdší než diamant
Autor: Stanislav Mihulka (26.12.2017)
Diskuze:
použitelnost
Milan Vnouček,2021-08-13 08:53:58
Pokud si přečtete původní článek tak zkoušeli teploty od 800 do cca 1500 st C a tlak 25GPa což jsou asi tak normální hodnoty na Jupiteru, ale rozhodně né na Zemi. Měnila se jim struktura z hexagonální na kubickou a v jistém mezistupni to pro ně bylo zajímavé. Problém v použitelnosti je jednoduchý - vyrobit toho dost za přijatelnou cenu, a umět to nějak spojit s jiným materiálem.
Tvrdost je hezká
Pavel Aron,2021-08-12 11:52:58
Tvrdost je hezká ale pro praxi bude důležitá také křehkost. A pak samozřejmě cena.
Jestliže čínské hřebíky z měkké oceli mají tvrdost 7 GPa, bez problémů půjdou zatloukat do Abramsů
Josef Hrncirik,2021-08-11 18:11:59
Re: Jestliže čínské hřebíky z měkké oceli mají tvrdost 7 GPa, bez problémů půjdou zatloukat do Abramsů
Miroslav Pragl,2021-08-11 18:33:17
A to je tvrdost podle ktereho (Brinell, Vickers, Rockwell ...) panu?
Da se vubec srovnavat s Mohsovou stupnici?
A ma smysl srovnavat tvrdost uhliku s tvrdosti uhliku?!
MP
Re: Re: Jestliže čínské hřebíky z měkké oceli mají tvrdost 7 GPa, bez problémů půjdou zatloukat do Abramsů
Miroslav Pragl,2021-08-11 18:46:46
(jen ze mekka ocel ma cca 150 HV, coz je cca 1,5 GPa). Takze asi zde dochazi k Babelu
MP
Re: Re: Re: Jestliže čínské hřebíky z měkké oceli mají tvrdost 7 GPa, bez problémů půjdou zatloukat do Abramsů
Josef Hrncirik,2021-08-11 19:02:14
Bábel tvrdí ve 2. řádku posledního odstavce, že mild steel má pevnost 9 GPa.
Je to normální snaha zastrašit nepřítele a prolomit embarga na dovoz oceli.
Stejně je smetou uhlíkovou daní.
Re: Re: Jestliže čínské hřebíky z měkké oceli mají tvrdost 7 GPa, bez problémů půjdou zatloukat do Abramsů
Josef Hrncirik,2021-08-11 19:21:08
Borazon je určitě výrazně měkčí démantu. Tvrdost diamantu výrazně závisí na směru, využíváno při jeho opracovávání. Měření tvrdosti diamantu diamantovým hrotem nejspíš pojišťovna již dávno neproplácí.
O lonsdaleite se tvrdívá že je nejtvrdší. Mineralogical simulation predicts lonsdaleite to be 58% harder than diamond on the face, and to resist indentation pressures of 152 GPa, whereas diamond would break at 97 GPa.[10] This is yet exceeded by IIa diamond's tip hardness of 162 GPa.
The extrapolated properties of lonsdaleite have been questioned, particularly its superior hardness, since specimens under crystallographic inspection have not shown a bulk hexagonal lattice structure, but instead a conventional cubic diamond dominated by structural defects that include hexagonal sequences.[11] A quantitative analysis of the X-ray diffraction data of lonsdaleite has shown that about equal amounts of hexagonal and cubic stacking sequences are present. Consequently, it has been suggested that "stacking disordered diamond" is the most accurate structural description of lonsdaleite.[12] On the other hand, recent shock experiments with in situ X-ray diffraction show strong evidence for creation of relatively pure lonsdaleite in dynamic high-pressure environments comparable to meteorite impacts. Hustoty taky nic moc.
Pokud uhlíkové sklo je tvrdší než démant, nutně by mělo mít větší hustotu.
Rozbil se jim pyknometr?
Re: Re: Re: Jestliže čínské hřebíky z měkké oceli mají tvrdost 7 GPa, bez problémů půjdou zatloukat do Abramsů
František Kroupa,2021-08-11 20:04:03
Když jsme na škole před desítkami let okrajově probírali nauku o materiálu, byl mi nejsympatočtější ruční tvrdoměr Poldi. Pravda, na diamant by použít nešel.
Re: Re: Re: Jestliže čínské hřebíky z měkké oceli mají tvrdost 7 GPa, bez problémů půjdou zatloukat do Abramsů
Marian Ritomsk?,2021-08-11 20:30:17
Pokud uhlíkové sklo je tvrdší než démant, nutně by mělo mít větší hustotu.
To naozaj? Hustotu akože mernú hmotnosť?
Re: Re: Re: Re: Jestliže čínské hřebíky z měkké oceli mají tvrdost 7 GPa, bez problémů půjdou zatloukat do Abramsů
Josef Hrncirik,2021-08-11 20:55:05
kg/m3 aj Pa.s
Uložení s větší hustotou má i větší hustotu kohezní energie J/m3 = Pa = následně i modul, pevnost a tvrdost.
Simulanti by měli přestat simulovat a začít simulovat. Stejně moduly a pevnosti odhadují z hustoty nasimulované kohezní energie.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
