Student World

***oznámení Tiskového odboru AV ČR

Vědecký pracovník Fyzikálního ústavu Akademie věd České republiky RNDr. Antonín Šimůnek, CSc. dosáhl významného pokroku v pochopení mechanismu ovlivňujícího tvrdost materiálů. Tento výsledek základního výzkumu je nezvratně cenný pro rozsáhlou aplikaci v průmyslu. Důležitost objevu indikuje také článek What Makes It So Hard Dona Monroe v Physical Review Focus, který Vám volně přeložený předkládáme.

Proč je tvrdost krystalů závislá na jejich orientaci?
Nedávno uměle připravené krystaly ReB2 a osmia OsB2 jsou dostatečně tvrdé, aby se jimi poškrábal i povrch diamantu. Tuto velkou tvrdost, supertvrdost, však projevují pouze v některých směrech, při jiné orientaci krystalů je jejich tvrdost mnohem menší. Tuto neobvyklou vlastnost objasňuje teorie Antonína Šimůnka z Fyzikálního ústavu AV ČR v článku publikovaném v prestižní sekci Rapid Communications v srpnovém čísle amerického časopisu
Physical Review. Poměrně jednoduchá teorie může pomoci při vyhledávání dalších nových supertvrdých materiálů.

Tvrdost a pružnost materiálu jsou odlišné veličiny popisující vlastnosti pevné látky. Pružnost popisuje odpor materiálu při takovém stlačování či roztahování látky, při kterém se po uvolnění působících sil materiál vrátí zpět do původního tvaru podobně jako pružina po svém roztažení nebo stlačení. Naproti tomu tvrdost je veličina, která popisuje nevratnou změnu původního tvaru, jeho odpor vůči poškození způsobeném z mikroskopického pohledu posunutím atomů látky do jiných stabilních poloh. Tvrdost krystalu se měří pomocí zatím nejtvrdší známé látky, krystalkem diamantu a je experimentálně určena poměrem velikosti síly, kterou diamantovým hrotem působíme na povrch látky a velikostí plošného poškození povrchu měřeného vzorku. Od roku 2005 jsou na světě uměle připravovány látky s velkou tvrdostí mezi něž patří také diboridy těžkých tranzitivních kovů, diborid rhenia ReB2 a osmia OsB2.
Tvrdost těchto krystalů se přibližuje tvrdosti diamantu, jejich výhodou ovšem je, že ve srovnání s diamantem není při jejich výrobě zapotřebí tak vysokých teplot a tlaků a lze je využívat i tam, kde diamant použít nelze. Pozoruhodnou vlastností těchto diboridových krystalů ovšem je, že jejich tvrdost velice záleží na orientaci jejich krystalů vůči působícím silám. Krystaly tedy projevují velmi silnou anizotropii tvrdosti jejíž pochopení dosud chybělo.

*** Viz také:

Diborid rhénia proti diamantu, Jak poškrábat diamant, Wurtzit a lonsdaleit proti diamantu

autor