Прочнее алмаза

Знаете ли вы, какой величины давление в центре нашей планеты? Ученые подсчитали, что оно должно составлять невероятную цифру — в три с половиной миллиона атмосфер. Поэтому сердцевина нашей Земли находится в расплавленном состоянии. Существует много гипотез о том, какие реакции идут там, но никто точно сказать не может, каково оно — ядро планеты. Что мешает окончательному познанию этого секрета Земли? Только одно — трудность осуществления научного эксперимента с такими громадными давлениями и температурами.

Человечество давно создает и пользуется статическими давлениями. Давление воды, пара, газов известно с древнейших времен. Классический образец устройства, создающего давление — цилиндр с поршнем, — служит человеку уже много веков. С развитием техники одновременно повышалась и величина применяемых давлений, которые стали использоваться не только в гидроэнергетике и военном деле, но и в обрабатывающей промышленности. Сороковые годы уже ясно очертили контур новой науки — физики высоких давлений. Ей помогала другая наука — физика твердого тела, которая нашла способ создания рукотворного алмаза.

Теория синтеза алмазов впервые разработана в 1939 году нашим соотечественником О. Лейпунским. Сформулированное им рациональное сочетание трех необходимых условий осуществления синтеза алмаза — величины давлений и температур, наличие определенной среды — лежит в основе современных методов получения из графита искусственных алмазов во всем мире.

Возможность синтеза алмаза подстегнула ученых, работающих в области физики высоких давлений, и в начале шестидесятых годов в нескольких странах почти одновременно были созданы установки, способные создавать и поддерживать давления до 100 тысяч атмосфер при высоких температурах в достаточных для синтеза объемах. Теперь оставалось для создания искусственного алмаза лишь точно выдержать необходимые давления и температуры, что и было выполнено в 1960 году исследователями Института физики высоких давлений АН СССР. А уже в следующем году Киевский институт сверхтвердых материалов рапортовал XXII съезду КПСС о начале промышленного производства советских синтетических алмазов. Так благодаря усилиям многих наук произошел взрыв идей, родивших рукотворный алмаз.

Могут спросить: зачем тратить столько сил и средств для создания искусственных алмазов, когда есть природные?

Для обработки новых высокопрочных материалов экономически выгоден только алмаз. Алмазы, и прежде всего синтетические, — это ключ к современной технологии, росту качества и увеличению надежности машин. Поэтому столь велико внимание к синтезу алмазов в нашей стране. Синтетические алмазы используются теперь на тысячах предприятий самых различных областей народного хозяйства. Это избавило от необходимости дробить большую часть природных алмазов для изготовления порошков, паст и абразивного инструмента, на что, по данным мировой практики, ранее расходовалось более 70 процентов природных алмазов, используемых в технике. Появилась возможность совершенно по-новому использовать создавшиеся условия для более рационального применения алмазов обоих типов.

Дальнейшее освоение техники сверхвысоких давлений и постановка широких исследований в этой области позволили синтезировать новый, неизвестный в природе материал — кубический нитрид бора, известный теперь в нашей стране под маркой «кубонит», или «эльбор». Этот материал является прекрасным абразивом для шлифования труднообрабатываемых сталей. Здесь он показывает в пятьдесят раз большую работоспособность, чем алмаз. Но это не последнее достижение в синтезе. Совсем недавно получены новые синтетические материалы: славутич, карбонадо и баллас — высокопрочные поликристаллы алмаза.