Nowa metoda otrzymywania diamentów

Przekształcenie grafitu w diament nie jest nowym odkryciem, ten
proces zachodził już miliony lat temu podczas formowania się Ziemi.

Jednak warunki fizyczne (temperatura oraz ciśnienie), jakie są
niezbędne, uniemożliwiają dogodne sztuczne wytwarzanie tego jakże
ważnego (z punktu widzenia technicznego) kamienia szlachetnego na
skalę przemysłową.

Współpracujący ze sobą chińscy oraz brytyjscy naukowcy z Harbin
Institute of Technology oraz Chinese Academy of Science (Chiny) i
University of Nottingham (Wielka Brytania) opracowali nową metodę
wytwarzanie diamentowych mikrokryształków z wielościennych
nanorurek węglowych.

Kluczowym elementem nowej metody, obok wykorzystania jako źródła
węgla katalitycznie otrzymywanych wielościennych nanorurek
węglowych, jest zastosowanie układu umożliwiającego spiekanie
materiałów za pomocą plazmy wytwarzanej dzięki wyładowaniom
elektrycznych.

Plazmowe spiekanie iskrą elektryczną o natężeniu prądu 1000 A
(ang. spark plasma sintering - SPS) dostarcza do reaktora,
wewnątrz którego umieszczony jest krążek zawierający nanorurki
węglowe, dostateczną ilość energii by przekształcić puste w środku
rurki węglowe w mikroskopijne diamenty.

"Transformacja wielościennych nanorurek węglowych o średnicy około
50 nanometrów w mikrodiamenty zachodzi, dzięki zastosowaniu SPS w
temperaturze 1500 stopni Celsjusza, pod ciśnieniem tylko 80 MPa!"
opisuje doktor D. G. McCartney.

W trakcie badań naukowcom udało się określić w jaki sposób
zachodzi transformacja nanorurek węglowych w diamentowe drobinki.

"Etapem pośrednim pomiędzy wielościenną nanorurką węglową, a
diamentem jest wielowarstwowa struktura węglowa przypominająca
cebulę (nanocebula - ang. nanoonion), wewnątrz której powstaje
diamentowe jądro, będące "zarodkiem" dużego kryształu" wyjaśnia dr
McCartney.

Według naukowców dzięki nowej metodzie opartej na SPS, trwająca 30
minut synteza diamentów o wielkości 100 mikrometrów, wymaga
znacznie mniej energii niż stosując konwencjonalne metody, gdyż
niezbędna temperatura, by zaszedł proces, jest niższa nawet o 1200
stopni Celsjusza.

"Wydłużając czas wyładowań elektrycznych (działanie SPS) do 60, a
nawet 120 minut najprawdopodobniej otrzymamy znacznie większe
diamentowe kryształy, być może nawet milimetrowej wielkości"
konkluduje dr McCartney.(PAP)