Текст уведомления здесь

Химики впервые победили победит

Они предсказали гораздо более твердый материал.
Добавить в закладки
Комментарии

Группа химиков из России и Китая под руководством Артема Оганова (МФТИ, Сколтех) предсказала структуру нового сверхтвердого материала — борида вольфрама, который можно будет применять в буровых технологиях, машиностроении и других областях, где требуется экстремальная твердость. По своим свойствам он превосходит применяемый ныне в обозначенных выше областях победит. Соответствующая статья опубликована в The Journal of Physical Chemistry Letters.

Высокотвердые вещества имеют множество важных областей применения: бурение скважин, машиностроение, металлообработка, военная промышленность, хирургия и многое другое. Наиболее твердый из них — алмаз, но в целом ряде случаев использовать его чересчур расточительно. Буровые головки для буровых установок уже много лет делают из победита (создан в 1929 году) — композита карбида вольфрама и кобальта, содержащего вкрапления синтетических алмазов. Более твердые материалы либо требуют высоких давлений при своем получении, либо имеют гораздо более низкую трещиностойкость, а значит, менее практичны в использовании.

Группа Артема Оганова с помощью созданного им эволюционного алгоритма USPEX предсказала новый материал, который можно синтезировать при обычном давлении, и при этом он близок по своим характеристикам к победиту. Уступая победиту по трещиностойкости на 20 процентов, борид вольфрама в то же время превосходит его по твердости сразу на 50 процентов. По методу Виккерса его твердость составляет 45 гигапаскалей.

Новый материал имеет формулу WB5 — соединение содержит по пять атомов бора на один атом вольфрама. Это ранее неизвестное вещество, которое, по расчетам, легко получить в нормальных условиях. Исследование было выполнено в рамках масштабного проекта компании «Газпром нефть», направленного на создание новых материалов для буровых технологий.

Особенно большое значение имеет тот факт, что такой пентаборид вольфрама сохраняет свои свойства вплоть до сверхвысоких температур. Согласно предсказанной фазовой диаграмме, даже при нагреве до 2 000 градусов по Цельсию его твердость по Виккерсу все еще около 27 гигапаскалей — выше половины от твердости при нормальных условиях. Это значит, что из нового материала, в теории, можно изготавливать сверхбыстрорежущий инструмент.

«Прежде чем мы обнаружили этот материал, мы изучили на компьютере множество систем, предсказывая стабильные химические соединения и рассчитывая их свойства. Это были интересные вещества, но с победитом они соревноваться не могли. В какой-то момент я даже подумал, что нам не удастся победить победит и не зря этот материал удерживал свою нишу почти столетие. И вдруг забрезжил свет на горизонте, и мы нашли уникальное соединение — WB5», — рассказывает руководитель исследования Артем Оганов. «Система вольфрам-бор была предметом огромного числа экспериментальных и теоретических исследований, и странно, что это соединение не было обнаружено до сих пор», — говорит первый автор исследования Александр Квашнин.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы