Los investigadores de la Friedrich-Alexander Universität Erlangen Nürnberg (FAU) se han acercado un paso más a su objetivo de proporcionar láminas de diamantes grandes para aplicaciones prácticas. En un reactor de prueba, han logrado producir la lámina de diamantes más grande del mundo con un diámetro de 28 centímetros. Las láminas de diamante se pueden utilizar como máxima protección contra el desgaste en aplicaciones industriales y para la investigación de la generación de energía termoeléctrica, un mercado emergente.

Los diamantes no solo se consideran valiosos, pero también virtualmente indestructible. Son uno de los materiales naturales más duros de nuestro universo. Como consecuencia, No es sorprendente que la producción de láminas de diamantes se haya convertido en un área clave en la investigación de la ciencia de los materiales. particularmente porque estas capas presentan una dureza extrema y resistencia al desgaste, inercia química excepcional y máxima conductividad térmica. Desafortunadamente, Recubrir sustratos directamente con diamante cristalino solo es posible en una gama limitada de materiales. El grupo de investigación 'Recubrimientos ultraduros' de la Cátedra de Ciencia de Materiales y Tecnología de Metales de la FAU ha desarrollado un proceso de cultivo de recubrimientos de diamante sobre sustratos de silicio que se pueden utilizar en materiales que no son adecuados para el recubrimiento directo. Ahora han logrado producir la lámina de diamantes más grande del mundo con un diámetro de 28 centímetros. 'Al ampliar el proceso de fabricación, Hemos demostrado que podemos producir láminas de diamante en el futuro como un producto semiacabado para la industria incluso en grandes dimensiones. 'explica el Dr. Stefan Rosiwal, jefe del grupo de investigación Ultra Hard Coatings de la Cátedra de Ciencia de Materiales y Tecnología de Metales. 'En estas capas de diamantes, podemos ajustar el tamaño del grano del diamante, la conductividad eléctrica y la conductividad térmica variando los parámetros de fabricación en muchos órdenes de magnitud ”.

El procedimiento

Durante varios días, las láminas de diamante se producen en un reactor de prueba en el que se hace crecer una capa de diamante de 40 micrómetros de espesor, aproximadamente el grosor de un cabello humano, en un disco de silicio con un diámetro de 30 centímetros. Las láminas de diamante se producen en una atmósfera de hidrógeno a baja presión y dos por ciento de metano bajo alambres que se calientan a 2000 grados centígrados. Después del proceso de recubrimiento, Se utiliza un láser de pulso corto para introducir un sitio de fractura circular con un diámetro de 28,5 centímetros en la superficie del diamante. Esto hace posible separar la capa depositada como una hoja de diamante muy lisa del sustrato de silicio.

Aplicaciones potenciales

Este procedimiento ha abierto una gama completamente nueva de otras posibles aplicaciones. Prácticamente cualquier material de sustrato puede recubrirse con una película de diamante mediante una técnica de unión adecuada. Las láminas de diamante extremadamente duras y lisas pueden, por ejemplo, proteger las superficies de los componentes contra el desgaste. La investigación ya ha demostrado que las láminas de diamante pueden brindar una protección del 100% a las turbinas de agua que están expuestas a la erosión de la arena. Ahora que los investigadores han demostrado con éxito los procesos de fabricación de láminas de diamante a mayor escala, esto abre oportunidades para recubrir componentes industriales directamente de una manera más rentable. Dichos componentes industriales incluyen capas resistentes al desgaste para sellos mecánicos en bombas, así como la producción de electrodos de diamante estables para sistemas de purificación y desinfección de agua altamente eficientes. Estos innovadores sistemas de electrodos de diamante se utilizan para lavar y desinfectar naranjas después de la cosecha en el sur de Europa. eliminando las bacterias putrefactas de la superficie de la fruta y ahorrando hasta un 80% de agua. En el futuro, la tecnología podría utilizarse en buques portacontenedores o plantas de tratamiento de aguas residuales. Los electrodos de diamante pueden incluso ayudar en las lavadoras al mantener la ropa limpia y fresca a temperaturas significativamente más bajas.