Matériau du mois Agrégation nanorods diamant - résistance au carbone examiné, IOM3
Le carbone est souvent utilisé dans GCSE Chemistry, par exemple, d'un élément qui présente une allotropy, ce qui signifie qu'il peut exister sous plus d'une structure multi-atomique. La liste a commencé avec le carbone amorphe (un constituant du charbon), le graphite et le diamant, et comprend maintenant fullerène, nanotubes de carbone, nanomousse de carbone et beaucoup d'autres. Alors révélant combien allotropes vous avez appris à l'école peut donner votre âge.
Dans sa forme de graphite, de carbone se compose d'atomes de carbone liés à trois autres triagonally par une forte covalentes liaisons C-C, formant un réseau à deux dimensions. Des couches de ces atomes sont maintenus ensemble par une faible van der Waals. Dans buckminsterfullerene (C60), les atomes de carbone sont disposés en hexagones et pentagones pour former une molécule en forme de ballon de football, avec chaque atome de carbone lié de façon covalente à trois autres. Il y a 60 atomes de carbone dans chaque molécule, où la formule C60. Sous la forme solide, ces molécules sont jointes ensemble par une faible forces de van der Waals.
L'équipe subit différentes formes de carbone à différentes températures et pressions pour tenter de produire des nanofils, qui, en théorie, avaient des propriétés très intéressantes. On a trouvé les paramètres requis pour être un produit de départ de C60, la température de 2000 ° C et la pression de 20GPa. La sortie est cylindres pleins, de 3 mm de hauteur et 1,8 mm de diamètre, constituées d'un matériau qui est compact et translucide. Ses motifs de diffraction des rayons X indique que le matériau avait une structure de diamant et ses spectres Raman et IR étaient similaires à ceux obtenus pour nanodiamants. La microscopie électronique à transmission haute résolution a montré que le matériau en vrac est composée de cristaux allongés de nanotiges de diamant agrégées. Les cristaux ont été d'environ 1 um de longueur et 20 nm de diamètre.
Résistance à l'usure dépend de la résistance à la rupture, le module de Young et la dureté. Nanorods se sont révélés avoir une ténacité à la rupture (résistance à la rupture une fois une fissure est présente) de deux à trois fois celle du diamant. Ceci est probablement dû à la suppression du plan de clivage préféré grâce aux minuscules nanofils, leur orientation aléatoire et l'imbrication mutuelle compacte du matériau. Dans les matériaux polycristallins, la présence de joints de grains peut réduire les performances, mais le module d'Young de ADNRs est égale à celle d'un diamant monocristallin. Cela montre que l'espacement entre grains est extrêmement faible et les joints de grains sont denses et immobiles.
L'orientation des nanofils n'est pas uniforme et ce intergrowth aléatoire pourrait être la cause de la dureté extrême ADNRs exposition. La microdureté d'un matériau peut être déterminée par le test Vickers, qui consiste à appuyer sur une pyramide de diamant dans la surface du matériau et la mesure de l'empreinte. Comme prévu, le test Vickers sur ADNRs ne fonctionnait pas et la conclusion est donc que ADNRs sont au moins aussi dur que le diamant classique.
La science des matériaux est en constante évolution et les faits tels que « diamant est le matériau le plus dur » venir avec une date d'expiration. Je ne pense pas que les nanomatériaux ne remplacera jamais le diamant monocristallin comme le meilleur ami d'une fille, mais ils sont certainement capables de se gratter la pierre précieuse.