Химики из России и Китая предсказали новый сверхтвёрдый материал, который можно применять в буровых технологиях, машиностроении и других областях. Предсказанный учёными новый борид вольфрама по своим свойствам превосходит применяемый ныне в этой области материал — победит. Результаты исследования опубликованы в The Journal of Physical Chemistry Letters.
Высокотвёрдые вещества имеют множество важных областей применения: бурение скважин, машиностроение, металлообработка, военная промышленность, хирургия и многое другое. Самый твёрдый известный материал — алмаз, но для некоторых задач использовать его чересчур расточительно. Буровые головки для буровых установок уже много лет делают из победита (композит карбида вольфрама с кобальтом), содержащего вкрапления синтетических алмазов. За последние 80 лет так и не появилось материала, который может составить победиту конкуренцию. Более твёрдые материалы либо требуют высоких давлений синтеза, либо имеют гораздо более низкую трещиностойкость.
Учёные из Сколтеха и МФТИ под руководством профессора Артёма Оганова, с помощью созданного им эволюционного алгоритма USPEX предсказали новый материал, который можно синтезировать при нормальном давлении и который может конкурировать с победитом по двум самым важным параметрам: твёрдости и трещиностойкости.
«Система вольфрам-бор была предметом огромного числа экспериментальных и теоретических исследований, и странно, что это соединение не было обнаружено до сих пор», — говорит первый автор исследования, д-р Александр Квашнин.
Уступая победиту по трещиностойкости на 20%, новый материал превосходит победит по твёрдости на 50%. Это WB5 — ранее неизвестное вещество. WB5 можно производить в нормальных условиях.
«Прежде чем мы обнаружили этот материал, мы изучили на компьютере множество систем, предсказывая стабильные химические соединения и рассчитывая их свойства. Это были интересные вещества, но с победитом они соревноваться не могли. В какой-то момент я даже подумал, что нам не удастся победить победит, и не зря этот материал удерживал свою нишу почти столетие. И вдруг забрезжил свет на горизонте, и мы нашли уникальное соединение — WB5» — рассказывает руководитель исследования Артём Оганов.
Исследование проводилось в рамках масштабного проекта компании «Газпром нефть», направленного на создание новых материалов для буровых технологий.
