Диборид рения – сверхтвердое, но пока мало изученное вещество. Группа ученых из НИИ химической физики Академии наук Армении создала на его основе композитный материал, который, не теряя в прочности, оказался минимум в три раза легче. В последние годы соединения бора с металлами все активнее изучаются в материаловедении. Бор придает дополнительную прочность даже таким твердым металлам, как молибден и вольфрам. Среди малоизученных веществ такого класса – диборид рения: у него оказалась очень высокая твердость. Ученые из НИИ химической физики Академии наук Армении под руководством кандидата химических наук Рамана Мнацаканяна синтезировали его, а затем на этой основе составили композитный материал: практически не уступая чистому дибориду рения по твердости, он оказался намного легче. Шаг туда, шаг сюда Борид рения начали изучать только в 2000-е годы, и его свойства еще до конца не известны. В свою очередь, за эту задачу решили взяться в НИИ химфизики. То, что у него будут схожая с карбидом вольфрама твердость и другие физико-химические характеристики, ученые предположили, исходя из того, что число электронов в соединении бора и рения такое же, как у углерода с вольфрамом (у рения на один электрон больше, чем у вольфрама, у бора –соответственно на один меньше, чем у углерода). Карбид вольфрама был взят за основу, так как известен своей твердостью: из него делают сверла и детали специального назначения.   Синтез диборида рения решили провести микроволновым способом: по сравнению с обычными печами микроволновый нагрев позволяет на порядок ускорить реакцию и (что важно для будущего промышленного внедрения) сократить энергозатраты.   Микротвердость (то есть твердость микроструктуры) полученных образцов подтвердили коллеги в Таллиннском университете (в научных институтах Армении нет твердомеров по методу Виккерса, который в науке считается классическим для таких замеров). Диборид рения попал в класс сверхтвердых: такими считаются вещества, которые выдерживают давление свыше 40 гигапаскалей (эквивалентное грузу в 408 тонн на квадратный сантиметр). У диборида рения оно составило 50 ГПа. После этого ученые поставили перед собой задачу: сохранив твердость, снизить вес материала. У диборида рения удельный вес составляет 12 граммов на 1 куб. см, то есть даже больше, чем у свинца (11,34; свинец мы приводим в пример не по твердости, так как это мягкий металл, а как всем известный пример по тяжести). Как, не теряя в твердости, получить более легкое вещество? Арматура Ученые решили использовать диборид рения не как основное вещество, а как армирующую добавку к карбиду бора (который уже используется в мире для изготовления брони) – примерно по такому же принципу, по какому бетон укрепляют стальной арматурой. При спекании порошка карбида бора (снова микроволновым способом) ученые добавили в него диборид рения, проведя реакцию так, чтобы его наночастицы (диаметром примерно 50 нм) равномерно распределились в кристалле. В новом композитном материале "арматура" была распределена однородно: это установили на основе того, что несколько образцов композита, полученных в разное время, показали одинаковую твердость. Стойкость к износу Помимо микротвердости, эстонские коллеги испытали и стойкость образцов к износу. Для этого из распыляющих установок на кристаллы подавали сильную струю (со скоростью несколько десятков метров в секунду) твердого кварцевого порошка. Эти испытания помогли выяснить, что если поднять температуру спекания композита до 1900 градусов, диборид рения вдобавок к твердости становится очень стойким к истиранию. Пока не испытан другой важный параметр вещества – его прочность на удар (способность рассеивать направленную энергию удара, переводя ее в тепловую).   Результаты исследований Мнацаканяна были опубликованы в одном из ведущих международных научных журналов по материаловедению (с единогласным заключением трех зарубежных рецензентов).   Добавим, современные методы спекания позволяют синтезировать такой бор-карбидно-рениевый композит не только небольшими кристаллами, но и целыми пластинами, что и позволяет в перспективе использовать его в особых целях.