中國極硬材料合成再獲突破硬度兩倍于金剛石
2014年06月27日 20:47 6416次瀏覽 來源： 中國有色金屬報(bào) 分類： 新技術(shù) 作者： 高長安 蔡常山
本報(bào)訊 繼2013年合成出極硬納米孿晶立方氮化硼之后，近日，燕山大學(xué)教授田永君團(tuán)隊(duì)再次取得突破。該團(tuán)隊(duì)與吉林大學(xué)教授馬琰銘和美國芝加哥大學(xué)教授王雁賓合作，在高溫高壓下成功地合成出硬度兩倍于天然金剛石的納米孿晶結(jié)構(gòu)金剛石塊材。6月12日，研究成果在《自然》上發(fā)表。
天然金剛石一直被公認(rèn)為自然界中最硬的材料。1955年美國通用電氣公司利用高溫高壓技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室合成人造金剛石單晶后，合成出比天然金剛石更硬的新材料就成為科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的共同夢想。2013年，田永君團(tuán)隊(duì)首先利用洋蔥結(jié)構(gòu)氮化硼前驅(qū)物在高壓下成功地合成出納米孿晶結(jié)構(gòu)立方氮化硼，其硬度超過了人造金剛石單晶。
到目前為止，通過石墨、非晶碳、玻璃碳和碳60等碳前驅(qū)體的高壓相變還不能獲得納米孿晶結(jié)構(gòu)金剛石。為此，田永君團(tuán)隊(duì)及其合作者開始研究洋蔥碳在高溫高壓下的相變過程。在較低溫度下洋蔥碳在形成納米孿晶結(jié)構(gòu)立方金剛石的同時(shí)還共生出一種單斜結(jié)構(gòu)的金剛石；在較高溫度下，碳洋蔥轉(zhuǎn)變成了單相的納米孿晶結(jié)構(gòu)金剛石，孿晶的平均厚度小到5納米。這種納米孿晶金剛石具有從未有過的硬度和穩(wěn)定性：維氏硬度約為天然金剛石的兩倍，空氣中的起始氧化溫度比天然金剛石高出200攝氏度以上。
責(zé)任編輯：寧天
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