Американские исследователи увидели, как алмаз под ударом превращается в графит

Американские исследователи из Техасского университета A&M и Университета Райса зафиксировали неожиданное поведение алмаза: при ударе с гиперзвуковой скоростью часть его кристаллов за миллионные доли секунды перестраивается в графит. Работа проводилась под руководством Аникета Моте и профессора Томаса Лейси, а её результаты могут пригодиться при создании защитных материалов для космической и авиационной техники.

Как устроили удар

Для опытов учёные изготовили композит из микроскопических алмазных зёрен, кубического нитрида бора и кобальта. Компоненты спекли методом искрового плазменного спекания, получив плотный материал, рассчитанный на высокие механические нагрузки.

Образцы обстреливали в Лаборатории сверхскоростных ударных испытаний Техасского университета A&M. Сначала по мишени выпустили группу алюминиевых шариков диаметром 1 мм со скоростью около 7,5 Маха: композит выдержал. Затем ударил один снаряд диаметром 4 мм, разогнанный примерно до 8,45 Маха, и материал разрушился.

Почему алмаз стал графитом

Оба вещества состоят из одного элемента, углерода, но атомы в них расположены по-разному. В алмазе они образуют жёсткий трёхмерный каркас, отсюда и его твёрдость. В графите те же атомы собраны в слои, которые способны смещаться относительно друг друга.

По данным исследователей, после удара связи между атомами углерода перестраивались буквально за микросекунды. Процессы на атомном уровне удалось восстановить с помощью компьютерного моделирования. Авторы предполагают, что часть энергии столкновения уходит на эту перестройку структуры и тем самым снижает разрушительный эффект удара. Это пока гипотеза, а не доказанный механизм.

До практического применения далеко. Учёные отмечают, что эффективность такого механизма в составе готовой защиты ещё не подтверждена. Прежде чем использовать композит, нужно сравнить, насколько хорошо он поглощает энергию, с существующими материалами, применяемыми в космосе и авиации.

По материалам: Новая наука