Vat lieu nano voi do cung ky luc

Lieu co the co vat lieu nao co do cung tuyet voi nhu kim cuong?

Natalia Dubrovinskaia (Dai hoc Tong hop Heidelberg, Duc) cung voi cac dong nghiep o Bayreuth (Duc), Paris va Grenoble (Phap) da tong hop thanh cong mot loai vat lieu nanocomposite sieu cung tu cac Nitride Boron (BN) co do cung Vickers xung quanh 85 GPa. Tinh chong dut gay va kha nang chong mai mon cao den bat ngo cua vat lieu cho thay chung co the duoc su dung lam cac chat mai mon sieu hang trong cong nghiep cung nhu trong cong nghiep khai khoang, khoan...

Duoc che tao thanh cong lan dau tien vao nam 1950, tinh the lap phuong Bo-Nitride da duoc su dung trong rat nhieu ung dung ky thuat khac nhau tuong tu nhu kim cuong. Vat lieu nay co do on nhiet len toi 1650 K so voi chi co 950 K cua kim cuong. Hon nua, no duoc su dung nhu mot vat lieu sieu mai mon cho viec gia cong cac thep cung. Tuy nhien, B-N khong the hoan toan thay the kim cuong do do cung chi bang mot nua cua kim cuong (50 GPa so voi 100 GPa cua kim cuong).

Moi day, nhom cua Dubrovinskaia (DH Tong hop Heidelberg) da lan dan tien che tao ra B-N on dinh nhiet dong voi do cung dat duoc xap xi cua kim cuong. Nhom nghien cuu thu duoc ket qua nay bang cach giam kich thuoc hat tu co micromet xuong thang nanomet.

Anh mot so thanh vien cua nhom nghien cuu: Leonid Dubrovinsky (BGI, University of Bayreuth), Natalia Dubrovinskaia (Mineral Physics and Structural Research, Mineralogical Institute, University of Heidelberg), va Nobuyoshi Miyajima (BGI, University of Bayreuth).

Nhom nghien cuu hop tac giua Phap va Duc da su dung may ep 5000 tan o Vien Bavarian (DH TH Bayreuth, Duc) de tong hop B-N tai dieu kien ap suat va nhiet do cao. Mot loat cac vat lieu B-N voi kich thuoc hat khac nhau da duoc che tao thanh cong, va cau truc nano duoc quan sat tren kinh hien vi dien tu truyen qua do phan giai cao. Nhom cung su dung cac ky thuat khac nhau de phan tich co tinh va cau truc cua vat lieu trong do co do do cung Vickers. Tinh tin cay cua ket qua cang cao hon khi cac phep do dac duoc tien hanh doc lap tai 2 phong thi nghiem o Bayreuth va Paris.

Nhom da phat hien ra rang khi kich thuoc hat cua vat lieu giam xuong toi co 14 nm se dan den viec hinh thanh dong thoi 2 pha dong dac voi cau truc luc giac va cau truc lap phuong. Tinh chat to hop nay tao ra vat lieu co do cung Vickers cuc dai toi 85 GPa, cao hon 2 lan so voi cua don tinh the B-N. Va do cung nay giam dan khi kich thuoc hat tang (xem hinh ve). Dong thoi, tinh chiu luc (be gay) va tinh chong mai mon cung duoc xac dinh la cao mot cach bat thuong (la 15 MPa.m1/2 va 11). Dac tinh nay tot hon rat nhieu so voi kim cuong da tinh the (co gioi han dut gay chi 5,3-7,0 MPa.m1/2 va do chong mai mon chi 3-4).

Su phu thuoc cua do cung Vickers vao kich thuoc hat.

Cung theo ket qua ma nhom cong bo, dac tinh nay co tinh on dinh o nhiet do cao toi tren 1600 K trong khong khi, co nghia la no la mot vat lieu sieu mai mon hiem co. Vat lieu co the duoc su dung trong cac ung dung khoan tham do, khai khoang, hay gia cong cac thep, cac gom sieu cung. Hon nua, no co the la mot huong mo ra viec tim ra nhieu vat lieu co tinh cung, tinh deo dai va tinh on dinh nhiet khac – van con la mot muc tieu lon cho khoa hoc vat lieu.

Cac nha nghien cuu noi rang do cung tang len la do 2 yeu to: thu nhat la do hieu ung kich thuoc nano, co tinh chat han che su lan truyen cua cac sai lech mang trong vat lieu (lam cho vat lieu bi yeu di); va hieu ung cam tu luong tu lam tang do cung rieng cua cac hat tinh the.

Cac ket qua nay vua duoc cong bo tren tap chi Applied Physics Letters (Appl. Phys. Lett. 90 (2007) 101912).