중국 과학자들이 천연 다이아몬드보다 40% 더 단단하고 열 안정성이 더 뛰어난 인공 '슈퍼 다이아몬드'를 합성했습니다. 이 물질은 기계 가공, 드릴링, 고성능 기술 등 산업 분야에서 혁명을 일으킬 잠재력을 가지고 있습니다.
초경도 '슈퍼 다이아몬드' 개발
길림대학교의 류빙빙(Liu Bingbing)과 야오밍광(Yao Mingguang)이 이끄는 연구팀은 획기적인 성과를 거두어, 뛰어난 특성을 지닌 희귀한 “슈퍼 다이아몬드”를 합성하는 데 성공했습니다. 이 인공 육방정계 다이아몬드(HD)는 경도와 열 안정성 면에서 천연 다이아몬드를 능가하며, 재료 과학의 중요한 발전을 의미합니다. 이 개발은 1967년 애리조나 캐니언 디아블로 운석에서 론스데일라이트가 처음 발견된 것을 바탕으로 이루어졌으며, 2021년 중국 연구팀의 방법은 미국 연구팀의 노력에 비해 더 크고 순수한 샘플을 생산했습니다.
전문가들은 이 합성 다이아몬드가 상대적으로 합리적인 비용, 즉 약 300달러에 생산될 수 있을 것으로 예상하고 있으며, 다양한 산업 분야에서 상업적으로 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.
육방정계 다이아몬드의 주요 특성
론스데일라이트라고도 불리는 육방정계 다이아몬드는 기존의 입방정계 다이아몬드와 차별화되는 놀라운 특성을 보여줍니다.
- 극도의 경도: 155GPa(기가파스칼)의 경도를 가진 이 슈퍼 다이아몬드는 일반적으로 약 100GPa인 천연 다이아몬드보다 약 40% 더 단단합니다.
- 뛰어난 열 안정성: 이 소재는 1,100°C의 온도에서도 그 구조를 유지할 수 있으며, 700°C 정도까지 안정성을 유지하는 천연 다이아몬드를 훨씬 능가합니다.
- 독특한 결정 구조: 천연 다이아몬드의 입방 격자와는 달리, 탄소 원자의 육각형 배열은 강화된 강도와 내구성을 제공합니다.
이러한 뛰어난 특성 덕분에 육방정계 다이아몬드는 극도의 경도와 내열성이 요구되는 환경에서 첨단 산업 분야에 매우 유망한 소재로 여겨지고 있습니다. 이 소재는 초경도를 유지하면서 고온을 견딜 수 있기 때문에 다양한 고성능 산업의 절단, 드릴링, 기계 가공 공정에 혁신을 가져올 수 있습니다.
혁신적인 합성 과정
중국 연구팀이 개발한 혁신적인 합성 과정은 고도로 압축된 흑연을 통제된 조건에서 가열하여 흑연 후 단계로 변환하는 과정을 포함합니다. 이 방법은 밀리미터 크기의 단결정과 같은 나노층이 정렬된 고도로 방향성이 있는 블록을 생성합니다.
그 결과, 압력과 온도를 신중하게 조작함으로써 육방정계 다이아몬드 구조를 달성할 수 있으며, 이전 시도보다 더 크고 더 순수한 샘플을 생산할 수 있습니다. 이 합성 기술의 돌파구는 우수한 제품을 제공할 뿐만 아니라 산업 생산의 잠재적 확장을 약속하며, 다양한 고성능 응용 분야에서 이러한 슈퍼 다이아몬드를 더 쉽게 이용할 수 있는 가능성을 열어줍니다.
초경합금의 산업적 응용
새로 합성된 육방정계 다이아몬드의 탁월한 경도와 열 안정성은 다양한 산업적 응용 가능성을 열어줍니다. 이 초경합금은 특히 항공우주, 군사 방위 건설, 자동차 분야에서 가공 및 드릴링 작업에 혁명을 일으킬 수 있습니다.
극한의 온도를 견딜 수 있는 능력 덕분에 고성능 절삭 공구와 연마재로 사용하기에 이상적입니다. 반도체 산업도 이 소재의 독특한 특성으로부터 혜택을 받을 수 있으며, 전자 부품의 효율성과 내구성을 향상시킬 수 있습니다. 생산 비용이 약 300달러로 감소할 가능성이 있기 때문에, 이러한 응용 분야에서 슈퍼 다이아몬드의 상업적 실행 가능성이 점점 더 높아지고 있습니다.
투자 추천
상장 주식 (티커)
- DDD (3D Systems Corporation) - 첨단 소재와 3D 프린팅 기술을 활용한 제조업 확장 가능성
- ALB (Albemarle Corporation) - 리튬 및 첨단 화학소재 공급업체로, 고성능 소재 개발 관련 성장 기대
- BA (Boeing Co.) - 항공우주 및 방위산업에서 초경 소재 활용 가능성 증가
비상장 주식
- Element Six - 다이아몬드 기반 첨단 소재 및 공업용 합성 다이아몬드 생산 기업
- SP3 Diamond Technologies - 반도체 및 산업용 다이아몬드 소재 개발 전문 업체