Открыты новые необычные свойства материалов при сверхвысоких давлениях — Naked Science
6 минут
НИТУ «МИСиС»

Открыты новые необычные свойства материалов при сверхвысоких давлениях

5.1

Международный коллектив ученых из НИТУ «МИСиС», Университета Линчепинга (Швеция) и Университета Байрота (Германия) установил, что, вопреки привычным физико-химическим законам, у ряда материалов при сверхвысоких давлениях структура не уплотняется, а, наоборот, становится более пористой. Это показано на образцах осмия, гафния и вольфрама, помещенных в алмазную наковальню под давлением азота в миллион атмосфер.

Осмий / ©http://newbusiness.su/

Фундаментальное открытие коллектива описано в статье в Angewandte Chemie. Если очень сильно сжать карандашный грифель, то он превратится в алмаз — в детстве этот факт кажется чем-то из ряда вон выходящим. Но изучение химии и физики позволяет понять: никакого чуда нет, и углерод, из которого состоят и карандашный грифель, и алмаз, действительно становится в другую кристаллическую структуру под очень высоким давлением.

В целом, все логично — под давлением пустое пространство между атомами уменьшается, и материал становится плотнее; так можно было сказать о любом материале — до недавнего момента. Оказалось, что ряд материалов при приложении сверхвысокого давления может становиться пористым. К такому выводу пришел международный коллектив ученых из НИТУ «МИСиС», Университета Линчепинга (Швеция) и Университета Байрота (Германия).

В ходе исследования изучалось поведение трех интерметаллидов (гафния, вольфрама и осмия) при помещении их в алмазную наковальню под давлением в 1 миллион атмосфер, что соответствует давлению на глубине 2,5 тысяч километров под землей. При этом каждый раз к материалу подавался азот — ученые считают, что именно комбинация давления и газа повлияла на «расширение» кристаллической решетки.

«Сам по себе азот довольно инертен — без сверхвысокого давления он бы никак не прореагировал с интерметаллидами. Так же и материалы без азота под давлением бы просто сжались, — комментирует руководитель исследования со стороны НИТУ «МИСиС», заведующий лабораторией моделирования и разработки новых материалов, профессор Игорь Абрикосов. — Однако в совокупности получился удивительный результат: часть атомов азота формировала в материалах своеобразный армирующий каркас, позволяя кристаллической решетке расшириться, впуская внутрь дополнительные атомы азота».

Эксперимент вначале проводился физически – зарубежной частью научной команды – а затем его результаты подтверждались теоретическим моделированием на суперкомпьютерном кластере НИТУ «МИСиС». Ученые подчеркивают, что исследование носит фундаментальный характер – материалы с такими свойствами пока не создаются под конкретные задачи; на данный момент важен сам факт возможности получения ранее немыслимых модификаций.

Отдельной задачей является сохранение таких материалов при обычном атмосферном давлении. В одной из предыдущих работ ученым удалось добиться «выживания» особой модификации рения. Сейчас в качестве одного из способов стабилизации материалов рассматривается быстрое охлаждение при критически низких температурах.

Работа научного коллектива была отмечена редакторами журнала Angewandte Chemie как Hot Paper, а иллюстрация из статьи – помещена на обложку. С российской стороны исследование поддержано грантом Российского научного фонда. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
НИТУ «МИСиС»
28 статей
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» — российский технический университет; первый вуз в стране, получивший статус «Национального исследовательского технологического университета», лучший вуз России 2019 года по версии Forbes Россия. Сегодня в состав НИТУ «МИСиС» входят 9 институтов и 6 филиалов, 4 из которых работают в России и 2 за рубежом.
8 часов назад
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

Вчера, 12:21
4 минуты
Ольга Иванова

Международная группа ученых сделала рентгеновские снимки грудного отдела тела муравьев, проанализировав их мышцы и внутренний скелет. В результате исследователи выяснили, что сила этих насекомых связана с потерей способности летать.

5 часов назад
28 минут
Александр Березин

Потепление помогает главному лесу планеты — где проживает 10% всех существующих видов, — а вот биотопливо грозит ему гибелью. Эта неприятная правда неполиткорректна, поэтому СМИ переворачивают ее с ног на голову. Попробуем разобраться, как до этого дошло.

Вчера, 12:21
4 минуты
Ольга Иванова

Международная группа ученых сделала рентгеновские снимки грудного отдела тела муравьев, проанализировав их мышцы и внутренний скелет. В результате исследователи выяснили, что сила этих насекомых связана с потерей способности летать.

16 октября
6 минут
Василий Парфенов

Несмотря на устоявшееся мнение, согласно которому газотурбинные двигатели (ГТД) почти достигли технологического совершенства и прироста характеристик более чем на единицы процентов в новых моделях ждать не стоит, инженеры продолжают искать способы радикально их улучшить. Компания GE Aviation уже до конца 2020 года собирается представить предсерийные экземпляры своих революционных силовых установок, которые должны быть на 20% долговечнее, на 35% экономичнее и будут иметь улучшенную на 80% энерговооруженность, чем предыдущие аналогичные модели.

16 октября
52 минуты
Александр Березин

Одни говорят, что в мире миллионы тонн ядерных отходов и что их никогда не удастся надежно захоронить, в связи с чем Гринпис перекрывает железные дороги, по которым везут ядерные материалы, и требует свернуть всю ядерную отрасль в одночасье. Другие утверждают, что реальные ядерные отходы от деятельности АЭС во всем мире помещаются в куб со стороной десять метров. Как понять, кто прав, а кто — нет? И почему то, что для одних — «отходы», другие рассматривают как ценную инвестицию в будущее? Попробуем разобраться.

28 сентября
29 минут
Александр Березин

Сентябрь 2020 года принес в Закавказье войну — столкновение Азербайджана и Нагорного Карабаха получило большой размах, общее число жертв, судя по всему, уже перевалило за сотню, а Ереван и Баку объявили мобилизацию (в Азербайджане — частичную). Объективного смысла в войне для самих участников нет. Баку не победит, но и Армения от конфликта ничего не выиграет. Пользу конфликт, однако, объективно принесет Турции, а также тем, кто поставляет в Азербайджан оружие. Возникает вопрос: почему война оказалась возможна, несмотря на дружественную позицию России к Армении, и зачем на нее пошли в Баку? И есть ли у Еревана разумный выход из назревающей бойни?

16 октября
6 минут
Денис Гордеев

Люди со второй и четвертой группами крови с большей вероятностью переболеют Covid-19 в тяжелой форме.

1 октября
39 минут
Александр Березин

После советской эпохи атомные реакторы перестали запускать в космос, но сегодня все постепенно меняется. К атомной энергетике для марсианских колоний примеривается Илон Маск, проекты лунных АЭС прорабатываются в России — и все несмотря на то, что в космосе условия для солнечной энергетики лучше, чем на нашей планете. Что заставляет космическую отрасль все чаще думать об атомных реакторах? Как ни странно, дело в том, что и ядерная энергетика в космосе становится еще важнее, чем на Земле. Попробуем разобраться почему.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: