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中國極硬材料合成再獲突破 硬度兩倍于金剛石 發(fā)表在nature
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中國材料科學家燕山大學田永君教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊與吉林大學馬琰銘教授和美國芝加哥大學王雁賓教授合作，繼2013年合成出極硬納米孿晶立方氮化硼之后再次取得突破，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。研究成果發(fā)表在2014年6月12日的Nature雜志上。 田永君教授研究團隊的前期理論研究表明：在納米尺度，多晶極性共價材料的硬化除了Hall-Petch效應(yīng)的貢獻還有量子限域效應(yīng)的附加貢獻，能夠?qū)е虏牧想S顯微組織特征尺寸減小而持續(xù)硬化卻不軟化。去年，他們首先利用洋蔥結(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（Nature 493(2013), 385），將顯微組織的特征尺寸（平均孿晶厚度）減小到3.8nm，維氏硬度值可達108GPa，超過了人造金剛石單晶。納米孿晶立方氮化硼的成功合成開辟了一個同時提高材料硬度、韌性和熱穩(wěn)定性的新途徑。 到目前為止，通過石墨、非晶碳、玻璃碳和C60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，田永君教授研究團隊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)立方金剛石的同時還共生出一種單斜結(jié)構(gòu)的金剛石，在文章中他們將其命名為“M-diamond”；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5nm。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，可達200GPa；空氣中的起始氧化溫度比天然金剛石高出200攝氏度以上。 澳大利亞James Boland在Nature雜志同期的新聞與觀點（NEWS & VIEWS）欄目撰寫了題為“金剛石變得更硬”的文章，亮點報道了這項工作。另外，Los Angeles Times、Chemistry World、PhysOrg等國外多家科學媒體也進行了亮點報道。 （鏈接地址：http://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab88/info44595.htm） |
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2014-06-18 09:26:42, 6.05 M
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