В гости к алмазам

В дни Фестиваля науки общественные советники главы Троицка посетили Технологический институт сверхтвёрдых и новых углеродных материалов (ГНЦ РФ ТИСНУМ) и узнали, как происходит синтез алмазов и композитных материалов.

Экскурсии в ТИСНУМе нередкость, но обычно показывают основное отделение института на улице Центральной, где рассказывают о работе учёных. На этот раз горожанам удалось побывать на опытно-экспериментальном производстве, где синтезируют алмазы и композиты. «Мы не производство, а НИИ: отрабатываем здесь технологии, – подчёркивает ведущий научный сотрудник ТИСНУМ Андрей Поздняков. – Специализируемся на сверхтвёрдых материалах, продолжаем дело Верещагина».

Образец, из которого надо получить сверхтвёрдый материал, помещают в пресс и держат под экстремальными давлением и температурой нужное время.
В цехе установлены два пресса многоосного сжатия (в них образец сжимается с шести сторон) и больше десяти одноосных (они сжимают только сверху и снизу). «Установки позволяют создавать в рабочей зоне давление от 40 до 70 тысяч атмосфер при температуре до 1800 градусов по Цельсию, – сообщает Поздняков. –
При синтезе алмазов используется графит и металл-катализатор, он способствует переходу графита в алмаз. Получаются алмазы от 5 каратов. Если добавить определённые вещества в реакционный объём (так учёные называют образец, из которого синтезируют алмаз или композит – прим. Н.М.), можно получить бесцветные, голубые, чёрные алмазы… Например, для оптических целей или датчиков нужны бесцветные алмазы».
«А где алмазы?» – слышится голос со стороны экскурсантов. «Алмазы – в сейфе!» – привычно реагирует на шутку учёный.

Сейчас ряды прессов загружены на синтез, в них растут монокристаллы алмаза. На двух установках побольше идёт работа над композиционными материалами. «В будущем из них получатся режущие элементы для породоразрушающего инструмента, – поясняет Андрей Поздняков. – Их можно использовать для бурения, резки камня, строительства дорог. Монокристаллы нужны для рентгеновской оптики, радиационностойких датчиков излучения, оптических окон».

Ещё один способ выращивания алмазов экскурсанты увидели в Лаборатории синтеза постоянного тока. «Синтез алмаза идёт методом CVD, – говорит завлаборатории Александр Волков. – Это осаждение алмаза из газовой фазы. В вакуумную камеру подаётся смесь газов: водорода, метана и других, и в этой смеси газов зажигается плазменный разряд.
В плазме возбуждается газ, и на помещённых в камеры подложках нарастает слой синтетического алмаза. Это настоящий алмаз с хорошей кристаллической решёткой и отличными характеристиками». Сейчас в камере идёт синтез на
60 подложках, каждая размером 7х7 мм. Скорость синтеза приблизительно 10 мк/ч. Чтобы получить достаточно большие размеры, синтез ведут 300 и более часов.

Синтезированные образцы обрабатывают в соседней комнате с помощью лазерной резки. Лазерный луч срезает всё лишнее, придавая алмазу нужную форму.

В завершении троичане посетили корпус металлообработки, где создают детали для уникальных установок.

Наталья Май,

фото Кирилла ШАШКОВА