Ученые Института геологии и минералогии (ИГиМ) имени В.С. Соболева СО РАН разработали новый сверхпрочный материал на основе так называемых импактных алмазов, добываемых на Попигайском месторождении в Якутии, информирует «Тихоокеанская Россия».

«Более 35 млн лет назад на границе современной Якутии и Красноярского края упало гигантское космическое тело диаметром около шести км. В результате катастрофы и образовался Попигайский метеоритный кратер диаметром 100 км. Случилось так, что породами смешения оказались гнейсы (разновидность древней метаморфической породы), содержащие очень большое количество графита. Из-за резкого повышения давления графит перешел в смесь двух фаз углерода: одна по структуре соответствует обычному алмазу, а другая – лонсдейлиту (по имени английского кристаллографа Кэтрин Лонсдейл). Эта смесь и есть так называемый импактный алмаз», — сообщил Interfax-Russia.ru главный научный сотрудник ИГиМ СО РАН Валентин Афанасьев.

Впрочем, как отметил ученый, называть получившийся материал алмазом не совсем корректно. Дело в том, что кристаллики, из которых он состоит, имеют размеры 10-100 нанометров. Поэтому, по словам специалиста, материал, который они образуют, можно характеризовать как наноразмерный композит лонсдейлитовой и алмазной фазы.

«Благодаря своей микрокристаллической структуре он имеет совершенно уникальные свойства. И тут нужно четко различать твердость и абразивную способность материала. Импактный алмаз не тверже обычного и очень хрупкий. А вот по абразивной способности (как раз благодаря своей композитной структуре) он намного превосходит обычные монокристальные алмазы. Более абразивно устойчивого материала нам пока неизвестно», — сказал собеседник Interfax-Russia.ru.

В частности, как уточнил Афанасьев, абразивная способность вышеописанных природных композитов до 2,4 раз выше, чем у аналогичных синтетических и природных алмазов. А такие свойства, как отметил ученый, существенно расширяют возможности применения данного материала.

«Первым, что мы получили из этого импактного сырья, стали абразивные порошки. В первую очередь, они предназначены для шлифовки твердых сплавов и керамики. Частички такого порошка более уплощенные и за счет этого они дают более гладкую, чистую поверхность, чем аналогичные порошки из синтетических и природных технических», — пояснил Валентин Афанасьев.

Также, по словам ученого, из такого композитного порошка можно изготавливать и спеки (компакты) для сверхпрочных деталей у различных режущих инструментов, правящих карандашей, резцов для обработки твердых сплавов, а также вставки в коронки для сверхглубокого и сверхсложного бурения.

«Первые же испытания показали, что такие изделия на 20-53% превосходят по устойчивости аналогичные из синтетических алмазов и смесей последних с твердыми сплавами. Они обеспечивают скорость резания свыше 40 метров в минуту, что невозможно ни для одного из известных в настоящее время материалов», — отметил специалист.

По мнению ученого, инструменты с такими характеристиками могут совершить настоящую революцию как в машиностроении, так и в сфере добычи полезных ископаемых.

«Машиностроение подразумевает, в том числе, обработку различных твердых металлов и сплавов. А для такой работы компакты из абразивно-устойчивых материалов как раз более чем актуальны. Не меньшие перспективы открываются для таких материалов и в буровом деле. Ведь увеличив с их помощью срок службы буровых коронок, мы сможем существенно сэкономить время и средства на спускоподъемные операции по замене изношенных элементов, а также более эффективно разрабатывать сложные месторождения – того же сланцевого газа», — рассказал Валентин Афанасьев.

Впрочем, как отметил ученый, о практическом применении разработки говорить еще рано. Сейчас, по его словам, свойства нового материала пока только исследуются.

«Далее будет идти очень длительная и кропотливая работа, в том числе, по подбору параметров давления и температуры, чтобы получать наиболее прочные материалы. Поэтому, то, что сейчас у нас есть, я не считаю конечным результатом. Я думаю, мы можем добиться намного большего. Пока мы просто прощупываем возможности, которые позволили бы нам двигаться дальше», — сказал собеседник Interfax-Russia.ru.

Кроме того, по словам специалиста, для выхода на рынок специалистам нужно будет определить как стоимость самого композита, так и возможные затраты на его добычу. В этом ученым помогут сотрудники Института экономики и организации промышленного производства СО РАН.

«Сейчас мы работаем с остатками импактного сырья, которые сохранились у нас еще с 1980-х годов. Дело в том, что 1985 году импактная тематика по Попигайскому кратеру была полностью закрыта. Тогда власти решили, что лучше строить заводы по производству синтетических алмазов, чем заниматься освоением каких-то далеких северных районов в поисках сырья, которое тогда оценили на уровне самых дешевых технических алмазов (отличаются от ювелирных непрезентабельным внешним видом и размерами). Сегодня же эти природные композиты вообще не имеют цены, так как не представлены на рынке», — пояснил Афанасьев.

Что касается географии данного вида сырья, то, по словам ученого, импактные алмазы встречаются на юго-западном берегу Байдарацкой губы Карского моря, а за границей их можно найти на Украине, в южной части Баварии и других местах, однако ни в одном из них они не образуют промышленных скоплений.

«Попигайский метеоритный кратер – единственное в мире месторождение импактного абразивного сырья, и монопольное положение России в этом отношении необходимо умело использовать», — заключил специалист.

Впрочем, интересные открытия совершают геологи и в других сибирских субъектах. Так, к примеру, два ранее неизвестных науке минерала обнаружили ученые Томского государственного университета (ТГУ). Статус находок подтвердила профильная комиссия Международной минералогической ассоциации (IMA).

Первый из открытых минералов, получивший название ферро-педрисит, геологи обнаружили на Сангиленском нагорье Восточной Тувы в долине ручья Сутлуг. Второй минерал — россовскиит — томичи нашли на территории Западной Монголии в бассейне реки Булган-гол на южном склоне хребта Монгольский Алтай. Обе находки, как отметили в Томском госуниверситете, стали большой удачей для ученых.

«В отличие от миллионов различных видов химических соединений, растений и животных в мире насчитывается всего 4,5 тыс. новых минералов. Поэтому открытие каждого нового соединения – это действительно значимое событие», — пояснил Interfax-Russia.ru заведующий кафедрой минералогии и геохимии ГГФ ТГУ Сергей Коноваленко.

Обозреватель Наталья Пономарева