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Investigadores resuelven rompecabezas de material superduro de los años 60

Investigadores resuelven rompecabezas de material superduro de los años 60


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Los investigadores de Skoltech, junto con colegas industriales y socios académicos, han resuelto recientemente un rompecabezas sobre la estructura cristalina de un boruro de tungsteno superduro que tiene aplicaciones industriales extremadamente útiles.

La investigación, publicada en la revista Ciencia avanzada, detalla cómo los investigadores resolvieron el rompecabezas que se propuso por primera vez en la década de 1960.

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Impresionantes propiedades mecánicas

Los boruros de tungsteno han captado durante mucho tiempo el interés de los científicos debido a varias propiedades mecánicas impresionantes, incluida su dureza. Un enigma de larga data ha sido la estructura cristalina de las fases W-B más altas, las llamadas WB4, que variaba enormemente entre modelos experimentales y predicciones teóricas.

"Experimentalmente, la estructura cristalina se determina mediante análisis de la estructura de rayos X. Pero la gran diferencia en las secciones transversales de dispersión atómica (tungsteno pesado en comparación con boro ligero) hace que las posiciones de los átomos de boro en los boruros de metales de transición sean apenas discernibles por difracción de rayos X, "Alexander Kvashnin, científico investigador principal de Skoltech y primer autor del estudio, explicó en un comunicado de prensa.

"Esto se puede resolver mediante difracción de neutrones, pero cualquier método de difracción solo puede dar la estructura promedio". él continuó. "Si el material está desordenado, el conocimiento completo de su estructura cristalina (incluida la disposición local de los átomos) sólo se puede obtener mediante una combinación de técnicas experimentales (rayos X, difracción de neutrones) y métodos computacionales de la ciencia de los materiales".

Buscando materiales superduros

En 2017, Andrei Osiptsov y Artem R. Oganov de Skoltech propusieron buscar materiales superduros que se utilizarían para producir cortadores compuestos instalados en brocas, que se utilizan para aplicaciones de perforación.

Después de que la idea fue bien recibida, los investigadores dirigidos por Artem R. Oganov de Skoltech y MIPT fueron tras la creación de WB5, pentaboruro de tungsteno, que esperaban que fuera más duro que el carburo de tungsteno ampliamente utilizado al mismo tiempo que tenía una tenacidad a la fractura comparable.

En el nuevo artículo, Oganov y sus colegas muestran que el largamente debatido WB4 y el WB recién predicho5, que los investigadores sintetizaron con éxito en el Instituto Vereshchagin, son en realidad el mismo material.

"Este rompecabezas está resuelto con todo detalle. Tenemos una descripción microscópica detallada de este material y su estructura, conocemos la gama de composiciones químicas que puede adoptar y sus propiedades. Otros rompecabezas emocionantes están esperando la atención de los teóricos", dijo Artem R .Oganov.


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