Сверхтвёрдые материалы

Сверхтвёрдые материалы

Разработанный российскими учеными алгоритм компьютерного моделирования кристаллических структур позволил предсказать потенциальные сверхтвердые соединения, сравнимые по твердости с алмазом.

Результаты исследования опубликованы в журнале The Journal of Physical Chemistry Letters.Ранее российские физики под руководством профессора Сколтеха и МФТИ Артема Оганова создали эволюционный алгоритм предсказания кристаллических структур USPEX, а затем на его основе предложили список твердых и сверхтвердых материалов, имеющих потенциальное приложение во многих областях промышленности.

Этот список ученые назвали «картой сокровищ» для экспериментаторов.Наибольший интерес на этой «карте сокровищ» представляют соединения, у которых высокая твердость по Виккерсу — давление, необходимое, чтобы получить отпечаток пирамидальной формы на материале, сочетается с трещинностойкостью — способностью материала сопротивляться распространению трещин. Прежде всего, это — бориды переходных металлов. Их синтез, в отличие от широко используемого алмаза и кубического нитрида бора, не требует высокого давления, что удешевляет производство. Высокая плотность электронов на внешней оболочке атомов металла препятствует сжиманию, электроны начинают отталкивать друг друга, а крепкие ковалентные связи бор-бор и бор-металл обеспечивают прочность при упругой и пластической деформациях.

В предыдущей работе ученые нашли одну ранее неизвестную структуру борида вольфрама — пентаборид WB5 и выяснили, что она является сверхтвердой. В новой работе ученые из Сколтеха, МФТИ, Института общей физики имени А. М. Прохорова РАН, Российского национального исследовательского медицинского университета имени Н. И. Пирогова и Северо-Западного политехнического университета в городе Сиань (Китай) исследовали свойства боридов молибдена.Наиболее энергетически выгодными с точки зрения создания среди таких соединений оказались высшие бориды молибдена, в которых на один атом молибдена приходится от четырех до пяти атомов бора. Самый стабильный из них — пентаборид молибдена MoB5, обладает расчетной твердостью по Виккерсу 37-39 гигапаскалей, что позволяет рассматривать его в качестве потенциального сверхтвердого материала, способного заменить традиционно используемые твердые сплавы и сверхтвердые материалы в ряде технологических приложений.Основные структурные элементы нового соединения — графеноподобные слои атомов бора, слои атомов молибдена и треугольники из атомов бора.

Слои бора и слои молибдена чередуются между собой, при этом часть атомов молибдена замещена В3-треугольниками, равномерно распределенными по объему кристалла."Нами было выдвинуто предположение, что структура высшего борида должна иметь разупорядоченную структуру, в которой треугольники бора будут статистически замещать атомы молибдена. Для подтверждения этого нами была разработана решеточная модель, позволяющая определить правила, по которым треугольники бора должны располагаться в кристалле, чтобы иметь наименьшую энергию", — приводятся в пресс-релизе слова первого автора работы Дмитрия Рыбковского, научного сотрудника Сколтеха и ИОФ им. А.М. Прохорова РАН.Компьютерный перебор вариантов расположения атомов молибдена и треугольников бора позволил выявить закономерности, в соответствии с которыми формируются наиболее стабильные соединения, где на один атом металла приходится от четырех до пяти атомов бора. Наиболее стабильным составом оказался MoB4.7.

Это очень близко к теоретическому соединению MoB5, предсказанному эволюционным алгоритмом USPEX."Данная работа является интересным примером взаимодействия теории и эксперимента. Теория предсказала соединение с интересными свойствами и новой структурой, но из эксперимента следовало, что реальное вещество сложнее и имеет частично разупорядоченную структуру", — говорит руководитель исследования Артем Оганов.Сверхтвердые вещества имеют широкий спектр применения — станкостроение, ювелирное дело, разработка месторождений, они используются при резке, полировании, шлифовании, бурении.

Slot Depo 10k Slot Deposit 10k Slot Deposit 10 Ribu Bonus 10 Slot Depo Slot Gacor Gampang Menang Slot Maxwin Slot Maxwin Gampang Menang Slot Maxwin Hari Ini Slot Depo 10k Slot Gacor Gampang Menang Depo 10k Slot Gacor 777 Slot Gacor Gampang Menang Daftar Situs Slot Gacor Daftar Situs Slot Gacor Gampang Menang 2024 Slot Depo 10k Slot Depo Slot Gacor Hari Ini Link Slot Gacor Hari Ini Slot Gacor Gampang Menang Slot Gacor Hari Ini Gampang Menang Terpercaya 2024 slot depo 10k depo 10k situs slot gacor terbaru daftar slot gacor slot gacor hari ini slot gacor 777 slot gacor gampang menang