Çinli bilim insanları 'kırılmaz' elmas üretti — tungsten alaşımlarından altı kat daha dayanıklı

Çin Bilimler Akademisi Fizik Enstitüsü, Beihang Üniversitesi ve diğer araştırma merkezlerinden bilim insanları, çok duvarlı karbon nanotüplerin (ÇDKNT) üç boyutlu bir ağını polikristal elmas matrisine başarıyla gömdü. Elde edilen kompozit, tek kristal elmasla karşılaştırılabilir düzeyde 91,6 GPa'ya kadar Vickers sertliğini korurken, ortalama kırılma tokluğu 31,9 MPa·m1/2 ve ölçülen maksimum değer 36,4 MPa·m1/2 — tipik tek kristal elmastan yaklaşık beş ila altı kat daha yüksek ve çeşitli tungsten alaşımlarının kırılma tokluğunu önemli ölçüde aşıyor. Araştırmacılar, 0,8–1,3 μm tane boyutlarına sahip elmas tozu ve dış çapı 10–20 nm, iç çapı 5–10 nm ve uzunluğu 10–20 μm olan ÇDKNT'ler kullandı. Son sinterleme, 15 GPa ve yaklaşık 2000 °C'de gerçekleştirildi ve yaklaşık 3 mm çapında ve 2 mm kalınlığında silindirik numuneler üretildi. Hayatta kalan nanotüpler hacimce yalnızca yaklaşık %0,35'ini kapladı, ancak elmas taneleri arasında sürekli bir ağ oluşturarak takviye lifleri gibi davrandı. Yüksek basınç altında bazı nanotüpler kısmen elmasa dönüştü ve matrise kovalent olarak bağlandı. Çatlaklar oluştuğunda, daha fazla enerji harcayarak yön değiştirmeye, dallanmaya ve yön değiştirmeye zorlanır; nanotüpler dışarı çekilir ve ayrılan taneler arasında köprüler oluşturur. Elmas benzeri sertlik ve yüksek çatlak direncinin bu kombinasyonu, malzemeyi aşınmaya dayanıklı kesici takımlar, süper sert seramikler ve havacılık gibi yüksek basınç ve darbe yüklerine maruz kalan parçalar için umut verici kılıyor.