Científicos chinos crean un diamante 'irrompible', seis veces más resistente que las aleaciones de tungsteno

Científicos del Instituto de Física de la Academia China de Ciencias, la Universidad de Beihang y otros centros de investigación han logrado incrustar una red tridimensional de nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT, por sus siglas en inglés) en una matriz de diamante policristalino. El material compuesto resultante mantiene una dureza Vickers de hasta 91,6 GPa, comparable a la del diamante monocristalino, mientras que alcanza una tenacidad a la fractura promedio de 31,9 MPa·m1/2 y un valor máximo medido de 36,4 MPa·m1/2, aproximadamente cinco o seis veces mayor que la del diamante monocristalino típico y superando significativamente la tenacidad a la fractura de varias aleaciones de tungsteno. Los investigadores utilizaron polvo de diamante con tamaños de grano de 0,8 a 1,3 μm y MWCNT con diámetro externo de 10 a 20 nm, diámetro interno de 5 a 10 nm y longitud de 10 a 20 μm. La sinterización final se realizó a 15 GPa y aproximadamente 2000 °C, produciendo muestras cilíndricas de unos 3 mm de diámetro y 2 mm de espesor. Los nanotubos supervivientes ocupaban solo alrededor del 0,35% en volumen, pero formaban una red continua entre los granos de diamante, actuando como fibras de refuerzo. Bajo alta presión, algunos nanotubos se convirtieron parcialmente en diamante, uniéndose covalentemente a la matriz. Cuando se forman grietas, se ven obligadas a desviarse, ramificarse y cambiar de dirección, gastando más energía; los nanotubos se extraen y forman puentes entre los granos que se separan. Esta combinación de dureza similar a la del diamante y alta resistencia a la fisuración hace que el material sea prometedor para herramientas de corte resistentes al desgaste, cerámicas superduras y piezas sometidas a altas presiones y cargas de impacto, como en la industria aeroespacial.