Wissenschaftler entwickeln neues Material als Konkurrenz für Diamanten

Wissenschaftler haben ein jahrzehntelanges Rätsel um die Entwicklung eines nahezu unzerstörbaren Materials gelöst und vermuten, dass es dem härtesten Material der Welt, dem Diamanten, Konkurrenz machen könnte. Die Forscher fanden heraus, dass die resultierenden Materialien, sogenannte Kohlenstoffnitride, dazu neigen, härter zu sein als kubisches Bornitrid (das zweithärteste Material nach Diamant), wenn Kohlenstoff- und Stickstoffvorläufer extremer Hitze und Druck ausgesetzt werden.

NEUES MATERIAL KÖNNTE SOGAR RAUMSCHIFFE SCHÜTZEN

Laut einem Bericht von Independent Türkçe könnte dieser bahnbrechende neue Stoff laut einer neuen Studie, die in der Fachzeitschrift Advanced Materials veröffentlicht wurde, den Weg für neue multifunktionale Materialien für industrielle Anwendungen ebnen, wie etwa Schutzbeschichtungen für Autos und Raumschiffe, hochbeständige Schneidwerkzeuge, Solarpaneele und Photodetektoren.

Obwohl Wissenschaftler das theoretische Potenzial von Kohlenstoffnitriden, einschließlich ihrer hohen Hitzebeständigkeit, seit den 1980er Jahren kennen, konnten nach über 30 Jahren Forschung und zahlreichen Syntheseversuchen keine zuverlässigen Ergebnisse im Labor erzielt werden.

Die Forscher, zu denen auch Wissenschaftler der Universität Edinburgh gehörten, setzten in der aktuellen Studie verschiedene Kohlenstoff-Stickstoff-Vorläufer Drücken von 70 bis 135 Gigapascal (etwa 1 Million Mal so hoch wie unser atmosphärischer Druck) aus und erhitzten sie auf Temperaturen von über 1500 Grad Celsius.

Anschließend analysierten sie die atomare Anordnung der unter diesen Bedingungen entstandenen Verbindungen und stellten fest, dass drei Kohlenstoffnitrid-Verbindungen über die für Superhärte erforderlichen Bausteine verfügen.

Die Wissenschaftler stellten fest, dass alle drei Verbindungen ihre diamantähnlichen Eigenschaften beibehalten, wenn sie wieder auf Umgebungsdruck und -temperatur zurückgebracht werden. Die Forscher fanden zudem heraus, dass diese drei Substanzen eine hohe Energiedichte aufweisen, da sie große Mengen an Energie in einer kleinen Masse konzentrieren.

Sie sagen, dass diese Verbindungen zu ultimativen technischen Materialien werden könnten, die das Potenzial haben, mit Diamanten zu konkurrieren. Dominique Laniel, Mitautor der Studie, sagte: "Diese Materialien bieten einen starken Anreiz, die Lücke zwischen der Hochdruck-Materialsynthese und industriellen Anwendungen zu schließen."

Diese Materialien sind nicht nur aufgrund ihrer Multifunktionalität außergewöhnlich, sondern zeigen auch, dass technologisch relevante Phasen aus einem Synthesedruck gewonnen werden können, der den Bedingungen entspricht, die Tausende von Kilometern tief im Inneren der Erde herrschen.

Nachrichtenquelle: 12punto

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