С 2012 года в Томске ученые местного политехнического университета работали над технологией синтеза сверхизносостойких композиционных покрытий на основе алмаза и кубического нитрида бора. Разработав собственный метод активации плазмы на ускорителях, исследователи смогли увеличить скорость осаждения алмазной пленки в 10 раз по сравнению с нынешними решениями.
Авторы разработки – специалисты научно-производственной лабораторией «Импульсно-пучковых, электроразрядных и плазменных технологий» ТПУ. Сообщается, что тема возникла не на пустом месте: исторически специализация лаборатории – создание импульсных ускорителей заряженных частиц наносекундной длительности.
Ученые поясняют, что для формирования именно алмаза, а не, скажем, графита, нужно заставить по-особенному работать плазменный источник. Осаждение идет из газовой фазы. За основу был взят метод горячих нитей: вольфрамовые проволочки нагревают метан в смеси с аргоном, чтобы сформировать плазму с нужными свойствами. Метан разлагается на водород и углерод, и углерод осаждается на нагретую подложку. Водород, в свою очередь, обладает очень важным в этом процессе свойством: он вытравливает углерод, кроме того, который находится в виде алмазной кристаллической решетки. Таким образом, растет именно алмазная пленка.
Слой алмазной пленки – всего несколько микрон (1 микрон = 10 в минус шестой степени метра). По физическим свойствам искусственно выращенное алмазное покрытие не отличается от природного алмаза: в первую очередь это прочность, изоляционные свойства, хорошая теплопроводность.
Одну из установок по осаждению алмазных покрытий на твердосплавный инструмент томские инженеры продали в Японию, после чего возникла еще одна тема для иностранного заказчика: японцев интересовало, смогут ли русские создать алмазное покрытие, которое проводит ток (алмаз его не проводит, это диэлектрик). И в Томске такое покрытие создали.
Сейчас в вузе ведут работу над новым проектом - наноразмерными алмазными пленками, у которых очень маленький размер кристаллита. Такое покрытие может обладать весьма интересными свойствами. Например, стать очень гибким при сохранении всех характеристик по твердости, или обладать более высокой устойчивостью к радиации, чем существующие сегодня образцы.
