دانشمندان موفق شدند اولین مواد غیرکربن با درجه سختی نزدیک به الماس را ایجاد کنند که این کار می‌تواند تاثیر مهمی بر فناوری‌ها و صنایعی داشته باشد که از الماس در آنها به عنوان ابزار برش یا ابزار سوراخ کردن و یا یک ساینده استفاده می‌شود.
این ماده ، نانوکامپوزیت نیترید بور است و گرچه محققان قبلا ترکیبات بور و کربونیتریدی را به عنوان سخت‌ترین مواد بعد از الماس معرفی کرده بودند، ولی این مواد در دماهای بالا پایدار نبودند که این امر در صنعت یک مشکل بزرگ به حساب می‌آید.
موفقیت واقعی هنگامی است که یک توده ماده سخت ، محکم و در برابر حرارت مقاوم باشد و در این صورت برای پوشش دادن و استفاده در ابزارهای سوراخ کردن ایده‌آل است.
`Natalia Dubrovinskaia ` یکی از محققان این پروژه می‌گوید: ما اولین سنتز کننده این مواد غیرکربنی با خصوصیت یاد شده هستیم که برای بسیاری از مواد با دانه‌های بلورین که به آنها مواد پلی‌کریستالی هم گفته می‌شود، میزان سختی در اندازه ذره معینی به حالت بهینه می‌رسد و این اندازه اغلب در مقیاس نانومتر است.
آزمایشات متعددی روی یک سری از فازهای پلی‌کریستالی و نانوبلوری از نیترید بور صورت گرفت، از جمله تست سختی‌سنجی ویکرز که مقادیر سختی مواد را بر اساس مقاومت در برابر تغییر شکل سطح در اثر فشار نوک الماسی مشخص می‌کند و این مقدار می‌تواند بر حسب فشار اعمال شده توسط الماس در واحد پاسکال عنوان شود.
برای بسیاری از مواد سخت ، این مقدار در حدود گیگا پاسکال است در حالی که سختی الماس تک بلوری که سخت‌ترین نوع ماده است، حدود 100 گیگا پاسکال گزارش شده است.
نانوکامپوزیت نیترید بور سنتز شده توسط این محققان ، سختی در حد 85 گیگا پاسکال با اندازه ذره 14 نانومتر دارد و از نظر پایداری حرارتی تا دمای 1600 درجه کلوین (2400 درجه فارنهایت) را تحمل می‌کند.
بر اساس این گزارش ، سختی مواد از دو عامل اثر اندازه دانه‌ها در مقیاس نانو و ترکیب دو فاز دانه‌ها ناشی می شود، بدین معنی که هر دانه دارای یک ساختار بلوری نانومقیاس و یک زیرساختار نانومقیاس است و این ترکیب پیچیده استحکام مکانیکی ماده را بطور چشمگیری افزایش می‌دهد.
قبل از این ، سخت‌ترین ماده بعد از الماس ، نیترید بور مکعبی با سختی برابر 50 گیگا پاسکال بود و این پژوهشگران معتقدند که اختلاف زیاد سختی این ماده و الماس را می‌توان با بهینه‌سازی اندازه دانه‌های نانوکامپوزیت های نیترید بور کم کرد.
گفتنی است؛ نتایج این تحقیقات در شماره ماه مارس مجله Applied Physics Letters به چاپ رسیده است.
منبع:ایسنا
امتیاز: 0.00
وزارت آموزش و پرورش > سازمان پژوهش و برنامه‌ريزی آموزشی
شبکه ملی مدارس ایران رشد
ارسال ها: 775
شما باید یک عنوان و متن وارد کنید!