Досліджено властивості карбину - найміцнішого матеріалу, Журнал Популярна Механіка
Шостий елемент таблиці Менделєєва, вуглець, подарував світу безліч незвичайних матеріалів. Крім відомих зі шкільної лави форм вуглецю — графіту та алмазу, вчені додали до цієї колекції фулерени, вуглецеві нанотрубки та безліч екзотичних модифікацій, «складених» із листів графену.
Теоретично існування ланцюжкової форми вуглецю було передбачено ще наприкінці 19 століття. Астрономи виявили ознаки присутності карбину в міжзоряному пилу та речовині метеоритів. Карбін може утворюватися природним шляхом та при ударному стиску графіту. У лабораторних умовах досить довгі вуглецеві ланцюжки (до 44 атомів) вдалося синтезувати лише кілька років тому. Вчені також змогли отримати та стабілізувати карбін за кімнатної температури.
Навколо карбину було споруджено безліч припущень. Наприклад, вважалося, що з взаємодії двох ниток карбину пройде вибухова реакція їхнього злиття. Вчені одноголосно стверджували, що карбін дуже міцний і жорсткий, але наскільки? Експериментальною перевіркою теорій та чисельним виміром характеристик карбину дослідники зайнялися лише зараз.
Молекулярні машини: за що дали Нобелівську премію з хімії -2016
Емблема катастрофи: Кліматична крива
Карбін справді виявився «самим-самим». Його питома жорсткість (близько 109 Н·м/кг) удвічі перевищує питому жорсткість графену (0,45·109 Н·м/кг), а питома міцність (6,0·107 - 7,5·107 Н·м/кг ) також залишає позаду всі відомі матеріали, включаючи графен (4,7·107 - 5,5 · 107 Н∙м/кг), вуглецеві нанотрубки (4,3·107 - 5,0·107 Н∙м/кг) та алмаз (2,5 · 107 - 6,5 · 107 Н · м / кг). Щоб розірвати ланцюжок карбину, треба докласти зусилля порядку10 нн.
Гнучкість карбину (яка зазвичай знаходиться десь між значеннями цього показника для більшості полімерів і ланцюжка ДНК) можна «відключати», приєднавши до кінця ланцюжка певну хімічну групу. У цьому випадку ланцюжок карбину перетворюється з «нитки» на «голку».
Що ж до стабільності карбину, дослідники погодилися, що «вибух» при контакті двох вуглецевих ланцюжків дійсно можливий, але для цього необхідно подолати активний енергетичний бар'єр. Завдяки цьому бар'єру ланцюжка карбину довжиною близько 14 нм можуть залишатися стабільними при кімнатній температурі протягом доби.
Вчені також відзначили яскраво виражену залежність ширини забороненої зони карбину від величини механічної напруги, виміряли його електричну провідність, модуль пружності та інші характеристики.