Американские исследователи разработали материал крайне низкой плотности на основе нанокристаллического алмаза.
Он относится к классу аэрогелей — пористых материалов, представляющих
собой гель, в котором жидкая фаза полностью замещена газообразной.
Полости в аэрогелях занимают бóльшую часть объёма, благодаря чему они
приобретают малую плотность и низкие теплопроводность и показатель
преломления. Аэрогель использовался для создания ловушки, которая
захватывала космическую пыль, на космическом аппарате Stardust, но
применять такой материал можно и в массовом производстве — скажем, в
конструкции газовых и жидкостных фильтров.
Первый образец
аэрогеля был представлен в далёком 1931 году, и учёные уже успели
опробовать самые разные методики изготовления пористого вещества,
получив, к примеру, кварцевые, углеродные и глинозёмные варианты. В
своих опытах американцы использовали аэрогель на основе аморфного
углерода.
Небольшую заготовку учёные поместили в так называемую
алмазную наковальню, устройство, позволяющее сильно сжимать образец,
находящийся между плоскими поверхностями двух алмазов. Чтобы
смоделировать естественный процесс образования алмаза из атомов углерода
в недрах Земли, создаваемое давление пришлось увеличить до 20 ГПа, а
температуру, повышаемую методом лазерного нагрева, — до 1 200 К.
Сохранить структуру аэрогеля при таком давлении помог неон, который
заполнил поры в материале, а на отметке в 5 ГПа превратился в твёрдое
вещество.
Плотность полученного алмазного аэрогеля составила около
40 кг/м³. Плотность сухого воздуха на уровне моря не слишком сильно
отличается от этой величины и равна 1,225 кг/м³.
Синтезированные
образцы алмазного аэрогеля имеют микрометровые размеры. Сейчас авторы
пытаются определить минимальные давление и температуру, необходимые для
«трансформирования» аморфной структуры в кристаллическую, и найти более
практичную методику изготовления материала.