Физики создали сверхтвердые окна из прозрачной керамики

Ученые синтезировали первый прозрачный образец керамики в исследовательском центре DESY. Физики получили сверхтвердое окно, выполненное из кубического нитрида кремния, которое выдерживает даже экстремальные условия. С подробностями исследования можно ознакомиться в журнале Scientific Reports.

Кубический нитрид кремния (c-Si₃N₄) образуется при высоком давлении. «Нитрид кремния часто применяется в промышленности. Специалисты используют его для изготовления режущих инструментов и деталей двигателей в автомобильной и авиационной промышленностях», — объяснил автор исследования Норимаса Нисияма. При атмосферном давлении нитрид кремния приобретает гексагональную (шестиугольную) кристаллическую структуру. При помощи пресса ученые подвергли гексагональный нитрид кремния высокому давлению и высокой температуре. При давлении в 156 тысяч раз выше атмосферного и при температуре 1800°C образовался прозрачный кусочек кубического нитрида кремния диаметром около двух миллиметров. Ученым удалось впервые получить прозрачный образец этого материала.

«Кубический нитрид кремния — третий по твердости материал после алмаза и кубического нитрида бора, — объяснил Нисияма, — но соединения бора непрозрачны, а алмаз выдерживает температуры до 750°C. Нитрид кубического нитрида прозрачен и не меняет своих свойств при 1400°C».

Однако из-за того, что для синтеза прозрачного кубического нитрида кремния требуется высокое давление, размер таких окон пока ограничен. «Относительно легко изготавливать окна диаметром от одного до пяти миллиметров, но гораздо труднее изготовить окно диаметром один сантиметр», — заключил Нисияма.