ساخت «سوپر الماس» فوق‌سخت در چین؛ 40 درصد سخت‌تر از الماس طبیعی

گروهی از دانشمندان در چین موفق به تولید نوعی «سوپر الماس» فوق‌سخت و باکیفیت در آزمایشگاه شده‌اند که سختی آن 40 درصد بیشتر از الماس‌های طبیعی است.

به گزارش تک‌ناک، به گفته تیم تحقیقاتی، این دستاورد می‌تواند در بخش‌های کلیدی صنعت مورد استفاده قرار گیرد، چرا که الماس‌ها از گذشته در صنایعی مانند تولید ابزارهای برش و صیقل‌دهی نقش مهمی داشته‌اند. در حالی که بیشتر الماس‌های طبیعی و مصنوعی دارای ساختار بلوری مکعبی هستند، الماس‌های فوق‌سخت که با نام lonsdaleite شناخته می‌شوند، ساختار شش‌ضلعی دارند.

کشف ساختار جدید برای تولید الماس فوق‌سخت

تاکنون سخت‌ترین الماس‌ها تنها در اطراف دهانه‌های برخوردی شهاب‌سنگ‌ها یافت شده‌اند، که این موضوع آنها را به موادی کمیاب و کوچک تبدیل کرده است. اما پژوهشگران دانشگاه Jilin به سرپرستی Liu Bingbing و Yao Mingguang، به همراه Zhu Shengcai از دانشگاه Sun Yat-sen در شنژن، دریافتند که گرافیت در شرایط خاص می‌تواند ساختاری موسوم به «فاز پس از گرافیت» تشکیل دهد.

این فرایند با اعمال فشار و گرمای بسیار زیاد، باعث شکل‌گیری الماس شش‌ضلعی می‌شود. نتایج این تحقیق اوایل ماه جاری در نشریه علمی Nature Materials منتشر شده است.

سنتز الماس شش‌ضلعی خالص از گرافیت

اولین نمونه از الماس فوق‌سخت lonsdaleite در سال ۱۹۶۷ و در شهاب‌سنگ Canyon Diablo در آریزونا کشف شد. دانشمندان از آن زمان تلاش کرده‌اند که این نوع الماس را به‌ صورت مصنوعی بازتولید کنند.

اکنون تیم تحقیقاتی چین موفق به توسعه روشی برای سنتز الماس‌های شش‌ضلعی تقریباً خالص و با ساختار بلوری منظم از گرافیت شده است. این خبر را South China Morning Post منتشر کرده است.

مطالعات نشان می‌دهد که الماس مصنوعی جدید از کیفیت بالایی برخوردار است و ویژگی‌های فیزیکی برجسته‌ای دارد. سختی آن ۴۰ درصد بیشتر از الماس طبیعی می‌باشد، همچنین از پایداری حرارتی بیشتری نسبت به نانوالماس‌ها (که اندازه‌ای کمتر از ۱۰۰ نانومتر دارند) برخوردار است.

همچنین پژوهشگران تأکید کرده‌اند که پایداری حرارتی بالای این الماس، در کنار سختی فوق‌العاده آن، می‌تواند زمینه‌ساز کاربردهای گسترده صنعتی باشد.

محققان بیان کردند که این مطالعه، اطلاعات ارزشمندی در مورد فرایند تبدیل گرافیت به الماس تحت فشار و دمای بالا ارائه می‌دهد و امکان تولید و استفاده از این ماده منحصربه‌فرد را فراهم می‌کند.

تحقیقات مشابه درباره الماس فوق‌سخت در آمریکا

این نخستین باری نیست که دانشمندان موفق به تولید الماس شش‌ضلعی در آزمایشگاه شده‌اند. گروهی از پژوهشگران آمریکایی در سال ۲۰۲۱، از تولید الماس شش‌ضلعی در ابعادی خبر دادند، که سختی آنها را می‌توان با استفاده از امواج صوتی اندازه‌گیری کرد.

Travis Volz، یکی از نویسندگان پژوهش سال ۲۰۲۱ و محقق پسادکتری در آزمایشگاه ملی Lawrence Livermore، اعلام کرد که این ماده می‌تواند در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرد و به‌ویژه در حوزه‌هایی که به مواد پیشرفته نیاز دارند، کاربردهای متعددی داشته باشد.

بررسی‌های دانشمندان آمریکایی نشان می‌دهد که الماس شش‌ضلعی به احتمال زیاد از الماس مکعبی سخت‌تر است، که این ویژگی آن را به گزینه‌ای ایدئال برای کاربردهایی مانند: ماشین‌کاری، حفاری و سایر مواردی که نیازمند سخت‌ترین مواد معدنی هستند، تبدیل می‌کند.

یکی دیگر از نویسندگان این پژوهش اشاره کرد که الماس‌های شش‌ضلعی می‌توانند در آینده جایگزینی برای الماس‌های سنتی در بازار جواهرات، از جمله در تولید حلقه‌های نامزدی باشند.

پیشرفت‌های پیشین چین در توسعه مواد الماسی

پژوهشگران چینی پیش‌تر نیز در حوزه توسعه مواد الماسی موفقیت‌هایی کسب کرده بودند. الماس‌ها که به‌ عنوان سخت‌ترین ماده طبیعی شناخته می‌شوند، رسانای حرارتی بسیار خوبی هستند، اما قادر به انتقال جریان الکتریسیته نیستند.

با وجود این‌، سال گذشته گروهی از محققان از دانشگاه Zhengzhou، آکادمی علوم Henan، دانشگاه Ningbo و دانشگاه Jilin موفق شدند الماس‌هایی را تولید کنند که قابلیت انتقال جریان الکتریسیته را دارند.