Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Аморфный слой между трущимися алмазными поверхностями. Толщина слоя около 2 нм.
Процесс аморфизации при полировке.

Секрет полировки алмаза

Ключевые слова:  алмаз, трибология

Опубликовал(а):  Трусов Л. А.

07 декабря 2010

Алмаз является самым прочным природным материалом, поэтому обрабатывать его не так-то просто. Способ полировки алмазов был изобретен еще в древние времена и не изменился до сих пор: алмаз полируют с помощью алмазной же крошки, нанесенной на вращающийся диск. Проблема заключается в том, что кристаллы алмаза анизотропны, и одни грани («твёрдые») оказываются более устойчивыми к износу, чем другие («мягкие»). Это явление препятствует эффективной полировке и использованию поликристаллических алмазных плёнок, например, наносимых на лезвия режущих инструментов. Исследователи из Германии пролили свет на механизм полировки алмаза.

Первоначально механизм полировки поверхности алмаза представляли как откалывание небольших кристалликов, однако детальные исследования показали, что стачиваемые кусочки аморфны. Методами молекулярной динамики ученые показали, что в процессе трения алмазных поверхностей происходит аморфизация более «мягкой поверхности». Этот аморфный слой имеет толщину несколько нанометров и подвержен окислению кислородом воздуха, превращаясь в газообразные оксиды CO и CO2. Косвенно это подтверждается тем, что при пониженных давлениях полировка протекает медленнее.

Аморфный слой не просто так себе находится на полируемой поверхности поверхности. Во-первых, он движется относительно ее, а во-вторых, атомы аморфного слоя химически связаны с атомами кристалла. Это приводит к тому, что некоторые атомы могут быть вырваны из кристалла, т.е. аморфный слой как бы протравливает поверхность. Учёные рассчитали вероятность этого процесса для различных граней и направлений полировки, и их результаты хорошо совпали с опытными данными. Таким образом, была предложена вполне реалистичная модель полировки алмаза.

Как эти чудесные знания могут быть использованы на практике? Вероятно, можно каким-то образом модифицировать аморфный слой, чтобы облегчить полировку «твёрдых граней». Это позволило бы сделать процесс более однородным и получать гладкие поверхности из поликристаллических алмазных плёнок.

Работа «Anisotropic mechanical amorphization drives wear in diamond» опубликована в журнале Nature Materials. Также можно ознакомиться с захватывающими видеороликами по результатам моделирования полировки.


Источник: Nature Materials



Комментарии
Владимир Владимирович, 07 декабря 2010 07:54 
Вероятно, можно каким-то образом модифицировать аморфный слой, чтобы облегчить полировку «твёрдых граней».

Ну так существует эффект Ребиндера. Только подобрать ПАВ, чтобы не адсорбировался на материале абразива (не-алмаза). Тогда можно создать систему, где абразив гораздо тверже обрабатываемой поверхности (алмаза).
Юный максималист, 07 декабря 2010 15:04 
Хм-м-м-м... Это же только симуляция
Причем объекта, который плохо симулируется.
А СМР (давно известный) разве идёт по другому механизму?

Александр Борисович, подобрать абразив твёрже алмаза, думаю, не получится.
...подобрать абразив твёрже алмаза, думаю, не получится
Александр Ринатович, не то я предлагал подбирать :)

Не материал абразива, а ПАВ или среду обработки. При адсорбции ПАВ на поверхности, пропорционально дельтаЖе снижается межфазная энергия (образования единицы новой поверхности на границе раздела фаз). Эффект П.А.Ребиндера, из физико-химической механики. Т.е. задача сводится к подбору чего-то, что бы специфически адсорбировалось на алмазе и было инертно по отношению к абразиву. Таким образом, можно понизить "прочность" поверхностного слоя алмаза, т.е. создать условия, когда "абразив твёрже алмаза"
Клепа, 07 декабря 2010 18:38 
Гмм,
алмаз- диэлектрик и при трении набирает большой заряд стат. электричества. При резке фиксировался эл. ток до нескольких сотен миллиампер в цепи алмаз-режущий инструмент-заземление. Сила и полярность зависит от связующего на режущем инструменте.
При полной изоляции- скорость резки падала на 20% но в 2 раза дольше работал режущий инструмент.
Gogotsi Yury, 11 декабря 2010 23:55 
В ответ Юному Максималисту, хочу добавить, что теория скорее
всего правильная так как она подтверждает экспериментальные
данные. Образование "черного следа" (аморфного sp2
углерода) при механической обработке алмаза известно уже
много десятилетий. Более десяти лет назад мы показали, что при
индентировании и царапании алмаза образуется аморфный, в
том числе и sp2, углерод. Он также реагирует со средой набухая
на воздухе. Авторы будучи теоретиками поленились провести
анализ литературы, который мог бы помочь им подвердить их
теорию. Вот две ссылки, которые не трудно найти, так как одна
из них на статью в Nature:
Y.G. Gogotsi, A. Kailer, K.G. Nickel, Pressure-Induced Phase
Transformations in Diamond, J. Appl. Phys., 84 (3) 1299-1304
(1998)
Y. Gogotsi, A. Kailer, K.G. Nickel, Transformation of Diamond to
Graphite, Nature, 401, 663-664 (1999)
День работы в библиотеке иногда экономит месяц работы в лаборатории
Юный максималист, 14 декабря 2010 15:32 

Юрий, спасибо! Это совсем другой подход.
Просто утверждать из теоретического
моделирования, что "секрет полировки алмаза"
найден, было бы как-то нелепо.
Gogotsi Yury, 16 декабря 2010 00:53 
You are welcome

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Трава у дома
Трава у дома

Установочные семинары по проведению Международной Олимпиады по Нанотехнологиям
В рамках подготовки к Международной Нанотехнологической Олимпиаде для студентов для обсуждения вопросов участия российской команды было проведено два установочных вебинара с победителями конкурса National Student Team Contest (2019 и 2020).

Начата активная фаза подготовки к Международной НаноОлимпиаде для студентов
Начата активная фаза подготовки к Международной Нанотехнологической Олимпиаде для студентов. В условиях всеобщих ограничений формируется стратегия ее реализации в 2021 году. Предлагаем краткий обзор рабочего сайта International Nanotechnology Olympiad.

Самые интересные моменты лектория Нанограда 2020
Небольшой традиционный фоторепортаж о самых интересных лекционных моментах виртуального Цифрового Нанограда 2020 со всеми правильными ссылками.

Летние лектории для школьников
ФНМ
Сотрудники Факультета наук о материалах и химического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова участвуют в лекториях двух летних школ, организованных Фондом Инфраструктурных и Образовательных Программ (группа РОСНАНО) - Нанограде и летней школе МФТИ.

Академия - университетам
Е.А.Гудилин, Ю.Г.Горбунова, С.Н.Калмыков
Российская Академия Наук и Московский университет во время пандемии реализовали пилотную часть проекта "Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии". За летний период планируется провести работу по подключению к проекту новых ВУЗов, институтов РАН, профессоров РАН, а также по взаимодействию с новыми уникальными лекторами для развития структурированного сетевого образовательного проекта "Академия - университетам".

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2020
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 16, 17, 18 и 19 июня 2020 г.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.