超硬材料与优异抗划伤涂层

关键词 超硬材料 , 涂层|2019-11-25 13:20:18|来源 涂料工业
摘要 超硬材料在制备优异抗划伤涂层方面具有良好的应用潜力,能对昂贵的设备起到更好的保护效果。目前,科技人员已具备开发这种超硬新型材料的能力。计算技术进一步提高了对碳结构形态的认知研究人员...

超硬材料在制备优异抗划伤涂层方面具有良好的应用潜力,能对昂贵的设备起到更好的保护效果。目前,科技人员已具备开发这种超硬新型材料的能力。

微信图片_20191125113123.jpg

计算技术进一步提高了对碳结构形态的认知

研究人员借助计算技术已识别了43种以前未知的碳结构形态,这些碳结构形态具有稳定而超硬的性能,其中有些碳结构形态的硬度与钻石相当,甚至更硬。这些碳结构形态都是由碳原子组成,且具有独特的晶格排列结构。而且,研究人员借助计算推演技术与机器智能学习模型相结合的方法来寻找新型材料。这是一项理论性研究工作,以此推算出新的碳结构,还有待于将它制造出来。美国布法罗大学的化学教授伊万·楚雷克博士表示,“钻石是目前市面上最坚硬的材料,但它们非常昂贵。我的同事在实验室做高压实验,使用钻石进行材料挤压试验。他们抱怨钻石破裂的代价太大。我们试图找到比钻石更硬、更便宜的材料,而且可能还具有一些钻石没有的特性,如在热性能、电性能方面等。”新材料研究项目由提出,并与美国杜克大学机械工程和材料科学教授斯特凡诺·库塔诺罗博士共同负责开展工作。

超硬材料的特性

科学界认为,在维氏硬度测试中如果一种材料的硬度值超过40吉帕斯卡,则认为该材料是超硬的。上述研究的所有43种新碳结构材料估计都达到这个硬度值,有3种略高于钻石的维氏硬度,伊万·楚雷克博士同时指出,计算中还存在一些不确定性。研究发现,最坚硬材料的结构一般具有钻石和六方碳晶格结构。除了上述43种新型碳结构形态以外,该研究还指出,其他研究团队之前报道过的一些碳结构形态也具有超硬特性。

超硬材料研发提速

近期的一篇研究论文指出,新技术的应用有助于识别其他超硬材料,如包括那些含有碳元素以外的材料。伊万·楚雷克博士表示,“超硬材料种类目前还很稀缺,因此寻找新型超硬材料非常有意义。关于超硬材料,我们所了解的其中一点是键合非常牢固,如牢固的碳-碳键。这也是我们研究碳元素的原因。超硬材料中的其他元素通常也来自元素周期表的同一列,如硼和氮。”为了开展这项研究,研究人员采用了XtalOpt(一种在伊万·楚雷克实验室中开发的用于晶格预测的开源推演运算法)来生成碳的随机晶体结构。然后,研究小组采用了机器智能学习模型来预测这些碳材料的硬度。同时,将最具代表性的超硬稳定结构材料作为“母本”,以此推演出更多新型结构。

利用AFLOW数据库模块把机器智能学习模型对硬度的估测结果进行运算。该数据库模块拥有大量的材料及其性能计算数据群。斯特凡诺·库塔诺罗博士的实验室就采用AFLOW以及先前与美国北卡罗来纳大学的亚历山大·伊塞耶夫研究团队共同开发的机器智能学习模型。斯特凡诺·库塔诺罗博士表示,“尽管对新型材料的研发已经提速,但还是需要时间积累的。而AFLOW和机器智能学习模型的利用有助于我们研发进程的进一步提速。”

美国杜克大学机械工程和材料科学助理研究员Cormac Toher博士,也是论文的作者之一表示,“您可以采用计算技术来预测出最佳材料,并试验性地制造出这些材料。”上述研究论文的第一和第二作者分别是布法罗大学的博士研究生帕特里克·艾弗里和王晓宇,他们都是伊万·楚雷克实验室人员。

另外,超硬新型材料的研究项目由美国海军研究机构提供资金资助,并得到意大利米兰大学和布法罗大学计算研究中心的支持。 


  ① 凡本网注明"来源:金刚石刀具网"的所有作品,均为河南远发信息技术有限公司合法拥有版权或有权使用的作品,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明"来源:金刚石刀具网"。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
② 凡本网注明"来源:XXX(非金刚石刀具网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
③ 如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在30日内进行。
※ 联系电话:0371-67667020

延伸推荐

深圳市海明润超硬材料股份有限公司关于股票挂牌的提示性公告

深圳市海明润超硬材料股份有限公司关于股票挂牌的提示性公告

深圳市海明润超硬材料股份有限公司是专业从事聚晶金刚石复合片(PDC)等超硬复合材料及制品研发、制造和销售的高新技术企业,同时也是工业和信息化部评定的专精...

日期 2025-10-31   刀具新闻
最新!我国将暂停超硬材料等相关物项出口管制措施一年

最新!我国将暂停超硬材料等相关物项出口管制措施一年

10月30日,商务部新闻发言人就中美吉隆坡经贸磋商联合安排答记者问。中美经贸团队通过吉隆坡磋商,中方将暂停实施10月9日公布的超硬材料等相关出口管制措施...

日期 2025-10-31   刀具新闻
超硬材料行业将再添一家专精特新“小巨人”

超硬材料行业将再添一家专精特新“小巨人”

​近日,河南省工业和信息化厅对河南省第七批专精特新“小巨人”企业和2025年专精特新“小巨人”复核通过企业名单进行公示,河南晶锐新材料股份有限公司成功入...

日期 2025-10-31   刀具新闻
河南工业大学第六届超硬材料及制品研修班暨第二届超硬材料产业发展论坛圆满落幕

河南工业大学第六届超硬材料及制品研修班暨第二届超硬材料产业发展论坛圆满落幕

​10月19日,河南工业大学第六届超硬材料及制品研修班结业仪式暨第二届超硬材料产业发展论坛在河南工业大学材料学院成功举办......

日期 2025-10-24   刀具新闻
多家超硬材料企业入围河南省高新技术企业名单

多家超硬材料企业入围河南省高新技术企业名单

​近日,河南省科学技术厅公布了2025年河南省第一批拟认定高新技术企业名单,27家超硬材料企业入围......

日期 2025-10-24   刀具新闻
超硬材料产业技术研究院2025年公开招聘第二批科研人员公告

超硬材料产业技术研究院2025年公开招聘第二批科研人员公告

​根据《河南省事业单位公开招聘工作规程》(豫人社〔2015〕55号)文件精神,超硬材料产业技术研究院拟面向社会公开招聘第二批科研人员20名......

日期 2025-10-17   刀具新闻
超硬材料出口管制下,行业如何应对?4位业内人士聊挑战与机遇

超硬材料出口管制下,行业如何应对?4位业内人士聊挑战与机遇

商务部、海关总署对超硬材料相关物项实施的出口管制政策已出,在行业内掀起了巨大波澜。从人造金刚石微粉、单晶到线锯、砂轮,再到关键设备和技术,管制覆盖了产业...

日期 2025-10-17   刀具新闻
重磅!商务部 海关总署对金刚石微粉、单晶、砂轮等超硬材料相关物项实施出口管制

重磅!商务部 海关总署对金刚石微粉、单晶、砂轮等超硬材料相关物项实施出口管制

​据商务部网站10月9日消息,商务部、海关总署公告,根据《中华人民共和国出口管制法》等有关规定,为维护国家安全和利益、履行防扩散等国际义务,经国务院批准...

日期 2025-10-17   刀具新闻
商务部、海关总署:对超硬材料相关物项实施出口管制

商务部、海关总署:对超硬材料相关物项实施出口管制

据商务部网站9日消息,商务部、海关总署发布公告,公布对超硬材料相关物项实施出口管制的决定......

日期 2025-10-17   刀具新闻
 锻造工业牙齿,智造未来基石——2025郑州三磨展超硬材料装备领域巡礼

锻造工业牙齿,智造未来基石——2025郑州三磨展超硬材料装备领域巡礼

​2025年9月22日,第七届中国(郑州)国际磨料磨具磨削展览会(简称“三磨展”)已进入最后一天,作为全球超硬材料行业的“风向标”,本届展会再次汇聚了全...

日期 2025-09-24   刀具新闻