Создан новый композитный материал с рекордным значением модуля сдвига - его устойчивость к сдвиговой деформации на порядок выше, чем у алмаза.
Сверхупругий материал получен путем внесения минерала титаната бария в расплавленное олово, находящее при температуре около 300ºC. Титанат бария не является экзотическим материалом - это керамика, которую часто используют в качестве изолятора в различных электронных компонентах.
Средний линейный размер частиц титаната бария - около 0,1 мм, они были однородно распределены в расплаве с помощью ультразвукового облучателя. После охлаждения полученного композиционного материала из него вырезали цилиндрические образцы диаметром 2 мм и длиной 3 см и подвергали различным механическим испытаниям.
Из всех известных природных материалов алмаз имеет самую высокую плотность упаковки атомов в кристаллической решетке. Отсюда и его самая высокая твердость и модуль упругости (модуль Юнга). Новый материал, полученный международной группой ученых из университетов штата Вашингтон и штата Висконсин (США) и университета в Бохуме (Германия), испытывали на изгиб. Для этого образцы с помощью электромагнитных приводов подвергали деформации изгиба около сотни раз в секунду.
Далее.
Испытания проводили при разных температурах, и оказалось, что между 58ºC и 59ºC некоторые образцы проявили устойчивость к сдвиговой деформации в 10 раз больше, чем у алмаза. Ученые пока не пришли к единому мнению по поводу этого эффекта, и некоторые даже считают, что рекордное значение модуля сдвиговой деформации на самом деле лишь некоторое эффективное значение, зависящее от предыстории материала (в частности, от метода его приготовления и времени хранения).
Истинный модуль сдвига является свойством материала и не должен зависеть от внешних условий. Тем не менее, новый композиционный материал всё равно найдет применение, хотя бы для создания сверхпрочных упаковочных ящиков, способных выдерживать падения с большой высоты.
Следует напомнить, что в 2005 году был синтезирован наноматериал на основе фуллерена, который превзошел алмаз по твердости, измеренной по шкале Мооса (способности оставлять царапины на поверхности менее твердого материала), сообщает New Scientist.