یک تیم از دانشمندان دانشگاه yanshan و موسسه علمی Carnegie  یک شکل از کربن فوق سخت ،سبک وزن که الاستیک و رسانای الکتریسیته است را توسعه داده است.

یک تیم از دانشمندان دانشگاه yanshan و موسسه علمی Carnegie  یک شکل از کربن فوق سخت ،سبک وزن که الاستیک و رسانای الکتریسیته است را توسعه داده است.این خواص ترکیب منحصر به فرد می تواند در انواع کاربردها از مهندسی هوا فضا تا سلاح های نظامی به کار گرفته شود.

شکل الکترون هایش برای ترکیب خود-پیوندی متعدد اجازه می دهد که محدوده وسیعی از مواد با خواص مختلف را ارائه می دهد.برای مثال الماس شفاف و فوق سخت،و گرافیت مات که برای مداد و روان کننده های صنعتی استفاده شده است،فقط از کربن تشکیل شده است.

دانشمندان یک شکل ساختاری نامنظم کربن که کربن شیشه ای نامیده می شود را تحت فشار و حرارت قرار داده اند برای حدود ۰۰۰,۲۵۰ مرتبه فشار اتمسفر معمولی و حرارت حدود ۹۸۰ درجه سانتی گراد به منظور ساخت کربن جدید مستحکم و الاستیک.

تیم قبلا سعی کرده بود کربن شیشه ای در معرض فشارهای بالا در هر دو دمای اتاق و در دماهای فوق العاده بالا قرار گیرد.اما به اصطلاح ماده سرد سنتز نمی تواند ساختارش را حفط کند زمانیکه به فشار محیط باز میگردد و تحت شرایط نستا داغ نانو کریستال های الماس تشکیل می گردد.

کربن جدیدا ساخته شده از هر دو پیوند شبیه الماس و شبیه گرافیت تشکیل شده است،که ترکیب منجصر به فرد خواص را اجازه می دهد.تحت شرایط سنتز فشار بالا،لایه های نامنظم در داخل کربن شیشه ای،در انواع روش ها ترکیب و متصل شده اند.این فرآیند یک ساختار کلی که یک نظم طول بلند فضایی ندارد اما یک چیدمان طول کوتاه فضایی در مقیاس نانو متری دارد را می سازد.

دکتر Zhisheng Zhao  دکتر دانشگاه  yanshan  توضیح می دهد: مواد سبک با استحکام بالا و الاستیسیته قوی مانند این برای کاربردهای که کم بودن وزن از اهمیت بالایی برخوردار است،حتی بیشتر از هزینه مواد مناسب هستند.ما معتقدیم که این روش سنتز می تواند به ایجاد اشکال دیگر فوق العاده ای از کربن و کلاس های دیگری از مواد منجر شود.

ترجمه:مهرداد خانقلی

Carbon as hard as rock but also elastic

A team of scientists from Yanshan University and Carnegie Institution for Science has developed a form of ultrastrong, lightweight carbon that is also elastic and electrically conductive. This unique combination of properties could serve a variety of applications from aerospace engineering to military armour.

The configuration of its electrons allows for numerous self-bonding combinations that give rise to a range of materials with varying properties. For example, transparent, superhard diamonds, and opaque graphite, which is used for both pencils and industrial lubricant, are comprised solely of carbon.

The scientists pressurised and heated a structurally disordered form of carbon, called glassy carbon, to about 250,000 times normal atmospheric pressure and heated to approximately 980°C to create the new strong and elastic carbon.

The team had previously tried subjecting glassy carbon to high pressures at both room temperature and extremely high temperatures. But the so-called cold-synthesised material could not maintain its structure when brought back to ambient pressure, and under the extremely hot conditions, nanocrystalline diamonds were formed.

The newly created carbon is comprised of both graphite-like and diamond-like bonding motifs, which allows the unique combination of properties. Under the high-pressure synthesis conditions, disordered layers within the glassy carbon buckle, merge, and connect in various ways. This process creates an overall structure that lacks a long-range spatial order, but has a short-range spatial organisation on the nanometer scale.

“Light materials with high strength and robust elasticity like this are desirable for applications where weight savings are of the utmost importance, even more than material cost,” explained Yanshan University professor Zhisheng Zhao. “What’s more, we believe that this synthesis method could be honed to create other extraordinary forms of carbon and entirely different classes of materials.”