Jako najtwardszy znany materiał diament jest niezastąpiony w wielu zastosowaniach technicznych w ekstremalnych warunkach, ze względu na wyjątkowe właściwości mechaniczne i termiczne. Na użytek przemysłowy, sztuczny diament polikrystaliczny syntetyzowany jest w w ramach procesu wymagającego wysokiej temperatury i ciśnienia. Poniżej poziomu kilku gigapaskali proces staje się nieastabilny, a uzyskiwany surowiec zanieczyszczony jest miększym grafitem. Opracowanie skutecznej i wydajnej metody syntezy w niższym ciśnieniu byłoby przełomowym osiągnięciem i przyczyniłoby się do zwiększenia dostępności diamentów w zastosowaniach przemysłowych.
Badacze z Rice University zaproponowali alternatywne podejście, zakładające syntezę kompozytowego materiału na bazie diamentu na osnowie ceramicznej z azotku boru z dodatkiem kobaltu. Kompozyt uzyskano z surowca w postaci proszków powyższych substancji o mikrometrycznych rozmiarach ziaren krystalicznych w technologii spiekania SPS (spark plasma sintering). Otrzymano twardy, praktycznie nieobrabialny materiał kompozytowy, z drobinami diamentu równomiernie rozmieszczonymi w matrycy z regularnego azotku boru z domieszką kobaltu. Technologia wyznacza nowy kierunek w badaniach nad twardymi i wytrzymałymi materiałami dla przemysłu kosmicznego, lotniczego i zbrojeniowego.
Próbki kompozytu na bazie diamentu poddano badaniom balistycznym. W wyniku eksperymentów z pociskami milimetrowych rozmiarów, uderzających w powierzchnię próbki z prędkością hipersoniczną, zaobserwowano interesujący mechanizm przemiany fazowej diamentu w grafit, odpowiadający za rozproszenie części energii uderzenia. Normalnie taka przemiana zachodzi podczas długotrwałego procesu w wysokiej temperaturze. Tutaj analogiczny efekt wystąpił w przeciągu milisekund. Zjawisko może zostać spożytkowane w pracach nad nowymi materiałami do ochrony balistycznej.
rice.edu
Abhijit Biswas et al.: Diamond-to-graphite transformation under hypersonic impact, Materials Today, vol. 99, 2026, 103477
