Nové uhlíkové sklo je tak tvrdé, že s ním lze poškrábat diamant  
Podivuhodný materiál AM-III je uhlíkové sklo, průhledné a s amorfní strukturou. Materiáloví vědci ho vytvořili z fullerenů, které vystavili rostoucí teplotě a tlaku. AM-III je momentálně nejtvrdší a nejpevnější amorfní materiál na světě, před nímž se v tvrdosti skloní i přírodní diamanty. Kromě toho je to polovodič, což dává tušit zajímavé aplikace ve fotovoltaice i dalších odvětvích.

 

AM-III a škrábance na přírodním diamantu. Kredit: Zhang et al. (2021).
AM-III a škrábance na přírodním diamantu. Kredit: Zhang et al. (2021).

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.

 

Slavný fulleren C60 (buckminsterfulleren). Kredit: IMeowbot / Wikimedia Commons.
Slavný fulleren C60 (buckminsterfulleren). Kredit: IMeowbot / Wikimedia Commons.

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.

 

Zařízení pro zkoušku tvrdosti podle Vickerse. Kredit: Tariqabjotu / Wikimedia Commons.
Zařízení pro zkoušku tvrdosti podle Vickerse. Kredit: Tariqabjotu / Wikimedia Commons.
Badatelé své uhlíkové sklo vytvořili z fullerenů, kulovitých molekul z atomů uhlíku. Fullereny už v materiálovém výzkumu posloužily k vývoji vznítitelných nanočástic nebo solárních článků. V tomto případě vědci vystavili fullereny narůstající teplotě a tlaku, čímž došlo k jejich destrukci a smíchání dohromady. Během těchto experimentů vznikl i materiál AM-III.

 

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

New Atlas 9. 8. 2021.

National Science Review 5. 8. 2021.

Datum: 11.08.2021
Tisk článku

Související články:

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:



Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace