Chinesische Forscher stellen Diamant unter Reibungsbedingungen her
Wissenschaftler der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben Diamant durch Reibung erzeugt und damit die langjährige Annahme widerlegt, dass Reibung Kohlenstoffmaterialien nur zu Graphit umwandelt.
Ein Forschungsteam des Lanzhou-Instituts für Chemie und Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat erfolgreich Diamanten unter Bedingungen tribologischer Gleitung synthetisiert. Diese Leistung stellt ein bisher akzeptiertes wissenschaftliches Verständnis auf den Kopf.
Jahrzehntelang galt die vorherrschende Theorie in der Tribologie, dass Reibung und mechanische Bewegung Kohlenstoffmaterialien typischerweise zu Graphit umwandeln. Die Bildung von Diamant wurde außerhalb statischer extremer Bedingungen wie hohem Druck und hoher Temperatur, die in dynamischen Reibungsumgebungen nicht vorhanden sind, als unmöglich erachtet.
Das Forschungsteam entwickelte eine neuartige zweidimensionale „Sandwich-Struktur“-Strategie. Sie nutzten geschichtete 2D-Materialien, um während der Reibung entstehende Kohlenstoffpartikel einzufangen und einzuschließen. Diese eingeschlossene Umgebung unterdrückte effektiv die Wärmeableitung und schränkte die atomare Bewegung ein, wodurch lokalisierte Bedingungen mit extrem hohem Druck und geringer atomarer Mobilität geschaffen wurden, die für die Diamantbildung günstig sind.
In Experimenten bei einem Anfangskontaktdruck von 1,08 GPa wurden etwa 11,2 % des amorphen Kohlenstoffs in Diamant umgewandelt. Bei 1,40 GPa stieg diese Umwandlungsrate auf etwa 38,5 % an. Die Ergebnisse eröffnen neue Wege für die energieeffiziente Synthese von diamantbasierten Materialien und die Entwicklung von ultraharte, verschleißfesten Beschichtungen.
Die Forschungsergebnisse wurden am 25. Juni in der Fachzeitschrift Advanced Materials veröffentlicht.