중국과학원 물리연구소와 베이항대 등 공동 연구진이 다이아몬드 입자 사이를 다중벽 탄소나노튜브로 채운 복합체를 개발해 네이처 신세시스에 발표했다. 혼합물을 섭씨 2000도, 15GPa 압력으로 처리해 탄소나노튜브와 다이아몬드 입자를 원자 수준에서 결합시켜 3차원 지지 구조를 만들었다. 복합체의 경도는 약 91.6GPa로 일반 단결정 다이아몬드와 비슷했지만, 평균 파괴 인성은 31.9MPa·m¹/²로 일반 다이아몬드보다 약 5배 높았으며 텅스텐 합금보다도 높았다. 연구진은 경도를 유지하면서 인성을 높이는 방식으로 결정 구조 변경이 아닌 탄소나노튜브 결합을 택했으며, 초경질 공구 및 항공우주 분야 소재로 활용될 가능성이 있다고 밝혔다.
핵심
- 다이아몬드 입자 틈을 다중벽 탄소나노튜브로 채운 뒤 섭씨 2000도, 15GPa 압력으로 처리해 복합체를 제작했다.
- 경도는 약 91.6GPa로 일반 단결정 다이아몬드와 비슷한 수준을 유지했다.
- 평균 파괴 인성은 31.9MPa·m¹/²로 일반 다이아몬드의 약 5배, 텅스텐 합금보다도 높았다.
- 기존 연구와 달리 결정 구조 변경 대신 탄소나노튜브 결합으로 인성을 높이는 방식을 택했다.
원문 · ZDNet Korea — "일반 다이아몬드보다 5배 강해”…깨지지 않는 다이아몬드 개발
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