Υπερσκληρό υλικό

Τι είναι το εξαιρετικά σκληρό υλικό;

Υπερσκληρό υλικό είναι ένα υλικό με τιμή σκληρότητας που υπερβαίνει τα 40 gigapascals (GPa) όταν μετράται με τη δοκιμή σκληρότητας Vickers. Είναι ουσιαστικά ασυμπίεστα στερεά με υψηλή πυκνότητα ηλεκτρονίων και υψηλή ομοιοπολικότητα δεσμού. Ως αποτέλεσμα των μοναδικών ιδιοτήτων τους, αυτά τα υλικά παρουσιάζουν μεγάλο ενδιαφέρον σε πολλούς βιομηχανικούς τομείς, συμπεριλαμβανομένων, ενδεικτικά, λειαντικών, εργαλείων στίλβωσης και κοπής, δισκόφρενα και ανθεκτικών στη φθορά και προστατευτικών επικαλύψεων.

Ο τρόπος για να βρείτε τα νέα υπερσκληρά υλικά

Στην πρώτη προσέγγιση, οι ερευνητές μιμούνται τους βραχείς, κατευθυντικούς ομοιοπολικούς δεσμούς άνθρακα του διαμαντιού συνδυάζοντας ελαφρά στοιχεία όπως το βόριο, ο άνθρακας, το άζωτο και το οξυγόνο.

Η δεύτερη προσέγγιση ενσωματώνει αυτά τα ελαφρύτερα στοιχεία (B, C, N και O), αλλά επίσης εισάγει μέταλλα μετάπτωσης με πυκνότητες ηλεκτρονίων υψηλού σθένους για να παρέχει υψηλή ασυμπίεση. Με αυτόν τον τρόπο, μέταλλα με υψηλούς όγκους συντελεστές αλλά χαμηλής σκληρότητας συντονίζονται με μικρά άτομα που σχηματίζουν ομοιοπολικό παράγοντα για την παραγωγή υπερσκληρών υλικών. Το καρβίδιο βολφραμίου είναι μια βιομηχανικά σχετική εκδήλωση αυτής της προσέγγισης, αν και δεν θεωρείται εξαιρετικά σκληρό. Εναλλακτικά, τα βορίδια σε συνδυασμό με μέταλλα μετάπτωσης έχουν γίνει μια πλούσια περιοχή υπερσκληρής έρευνας και έχουν οδηγήσει σε ανακαλύψεις όπως π.χ.ReB2,OsB2, καιWB4.

Ταξινόμηση υπερσκληρών υλικών

Τα υπερσκληρά υλικά μπορούν γενικά να ταξινομηθούν σε δύο κατηγορίες: εγγενείς ενώσεις και εξωγενείς ενώσεις. Η εγγενής ομάδα περιλαμβάνει το διαμάντι, το κυβικό νιτρίδιο του βορίου (c-BN), τα νιτρίδια του άνθρακα και τις τριμερείς ενώσεις όπως το B-N-C, που διαθέτουν μια έμφυτη σκληρότητα. Αντίθετα, τα εξωτερικά υλικά είναι εκείνα που έχουν σούπερ σκληρότητα και άλλες μηχανικές ιδιότητες που καθορίζονται από τη μικροδομή τους και όχι από τη σύνθεσή τους. Ένα παράδειγμα εξωγενούς υπερσκληρού υλικού είναι ένα νανοκρυσταλλικό διαμάντι γνωστό ως συσσωματωμένα νανοράβδοι διαμαντιών.

Το διαμάντι είναι το σκληρότερο γνωστό υλικό μέχρι σήμερα, με σκληρότητα Vickers στην περιοχή 70–150 GPa. Το διαμάντι παρουσιάζει τόσο υψηλή θερμική αγωγιμότητα όσο και ηλεκτρικά μονωτικές ιδιότητες και έχει δοθεί μεγάλη προσοχή στην εύρεση πρακτικών εφαρμογών για αυτό το υλικό. Οι ιδιότητες μεμονωμένων φυσικών διαμαντιών ή καρμπονάτου ποικίλλουν πολύ για βιομηχανικούς σκοπούς, και ως εκ τούτου τα συνθετικά διαμάντια έγιναν κύριος στόχος της έρευνας.

Συνθετικό διαμάντι

Η σύνθεση διαμαντιών σε υψηλή πίεση το 1953 στη Σουηδία και το 1954 στις ΗΠΑ που έγινε δυνατή με την ανάπτυξη νέων συσκευών και τεχνικών, έγινε ορόσημο στη σύνθεση τεχνητών υπερσκληρών υλικών. Η σύνθεση έδειξε ξεκάθαρα τις δυνατότητες των εφαρμογών υψηλής πίεσης για βιομηχανικούς σκοπούς και τόνωσε το αυξανόμενο ενδιαφέρον στον τομέα.

Ο κόφτης PDC είναι ένα είδος εξαιρετικά σκληρού υλικού που συμπιέζει πολυκρυσταλλικό διαμάντι με υπόστρωμα καρβιδίου βολφραμίου. Το διαμάντι είναι η βασική πρώτη ύλη για τους κόπτες PDC. Επειδή τα φυσικά διαμάντια είναι δύσκολο να σχηματιστούν και χρειάζονται πολύ χρόνο, είναι πολύ ακριβά και δαπανηρά για βιομηχανική εφαρμογή, σε αυτήν την περίπτωση, το συνθετικό διαμάντι έχει παίξει μεγάλο ρόλο στη βιομηχανία.

Εάν ενδιαφέρεστε για προϊόντα καρβιδίου βολφραμίου και θέλετε περισσότερες πληροφορίες και λεπτομέρειες, μπορείτε να ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΗΣΕΤΕ ΜΑΖΙ ΜΑΣ τηλεφωνικά ή με ταχυδρομείο στα αριστερά ή ΝΑ ΣΤΕΙΛΕΤΕ ΜΑΣ mail στο κάτω μέρος της σελίδας.