html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

Химики предсказали существование сверхтвердого пентаборида вольфрама


Кристаллическая структура пентаборида вольфрама

A. G. Kvashnin et al./ The Journal of Physical Chemistry Letters, 2018

Химики-теоретики предсказали существование при комнатной температуре нескольких неизвестных ранее устойчивых кристаллических фаз в бинарной системе вольфрам-бор. Согласно результатам вычислений одно из этих соединений, пентаборид вольфрама WB5, по твердости уступает лишь алмазу и кристаллическому нитриду бора. Если такой кристалл удастся синтезировать в реальности, то он может стать заменой другим современным сверхтвердым материалам, таким как победит, пишут ученые в The Journal of Physical Chemistry Letters.

Известно, что вольфрам и бор могут образовывать между собой довольно много устойчивых кристаллических структур. Наиболее устойчивы при комнатной температуре две фазы состава WB и еще три соединения: WB2, W2B, WB4. Все эти вещества плавятся при температурах выше 1000 градусов Цельсия, довольно инертны и обладают высокой твердостью (превосходя по ней, например, карбиды или силициды вольфрама). Из-за большого числа возможных соединений различного состава, их химических и физических свойств, система вольфрам-бор привлекала материаловедов как потенциальный источник сверхтвердых кристаллов, которые могут по своим механическим характеристикам конкурировать с теми материалами, которые используются сейчас. Тем не менее, несмотря на большое количество как экспериментальных, так и теоретических исследований, эта бинарная система до сих оставалась изучена не до конца.

Химики-теоретики из России, Армении и Китая под руководством Артема Оганова (Artem R. Oganov) из Сколковского института науки и технологии решили с помощью компьютерного моделирования более подробно исследовать фазовую диаграмму системы вольфрам-бор и обнаружили, что, кроме известных кристаллических фаз, эти элементы могут формировать еще три устойчивых соединения, неизвестных ранее: триборид тетравольфрама (W4B3), пентаборид гексавольфрама (W6B5) и пентаборид вольфрама (WB5). Существование всех известных кристаллических структур в ходе моделирования также было подтверждено.

Для моделирования использовался комбинированный алгоритм, основанный на использовании метода теории функционала плотности в рамках обобщенного градиентного приближения (generalized gradient approximation) и метода проекционных соединительных волн. В результате такого подхода ученым удалось обнаружить все возможные кристаллические фазы в системе, а также исследовать их устойчивость и механические свойства в зависимости от температуры.

Кристаллические структуры устойчивых боридов вольфрама

A. G. Kvashnin et al./ The Journal of Physical Chemistry Letters, 2018

Оказалось, что все из обнаруженных фаз — тугоплавкие и сверхтвердые. Наиболее интересным с точки зрения возможного промышленного использования оказался пентаборид вольфрама WB5, который по своим механическим характеристикам сравним с победитом — сплавом, состоящим из карбида вольфрама с добавками кобальта и углерода, — который сейчас используется в режущих и буровых инструментах. Твердость пентаборида вольфрама по Виккерсу составила 45 гигапаскалей (это в полтора раза больше, чем у победита), а устойчивость к образованию трещин — примерно 4 мегапаскаля на квадратный корень из метра (у победита она больше, но всего на 20 процентов).

Сравнение механических свойств различных боридов вольфрама (отмечены красными символами) с другими сверхтвердыми материалами (синие символы)

A. G. Kvashnin et al./ The Journal of Physical Chemistry Letters, 2018

Кроме того, по данным моделирования, свои свойства пентаборид вольфрама сохраняет и при очень высоких температурах (как минимум до двух тысяч градусов Цельсия) — например, твердость при таком нагреве падает только до 27 гигапаскалей. Поэтому если такое вещество удастся синтезировать в реальности, то оно может оказаться конкурентом победиту и другим сверхтвердым материалам, которые используются сейчас в различных технологических процессах.

Если для буровых технологий в качестве устойчивого сверхтвердого материала обычно применяется именно победит, то для научных целей, когда объем необходимого твердого вещества намного меньше, чаще используют еще более твердые алмазы. Например, именно алмазы используются в специальных наковальнях для создания очень больших давлений, которые помогают получать твердый водород или заставляют реагировать между собой химически инертные газы.

Александр Дубов

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с nplus1.ru

1

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • nplus1.ru
          • ученые
          • исследования
          • домен nplus1.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции