实验室简介

超硬材料国家重点实验室拥有一支高水平的师资队伍，包括中国科学院院士、国家杰出青年基金获得者、中组部“万人计划”入选者、百千万人才工程入选者等高端人才。实验室以先进仪器设备为支撑，一流高端人才为核心，活跃的学术氛围为特色，已成为国际一流科研平台和高级人才培养基地，在相关研究领域及应用方面充分发挥引领作用。

超硬材料国家重点实验室是我国超硬材料和高压物理研究的重要基地，在超硬多功能材料、高压科学和技术等研究方向上达到了国际先进水平，承担大量国家重要科学研究任务，做出了众多国际领先水平的重要原创性工作，培养了大批优秀人才，积极推动科研成果产业化，服务社会、服务经济建设，为增强我国相关学科的国际竞争力和实现可持续发展做出贡献。

研究方向

1、高压对材料结构、性质的影响与高压相变

发展高压下原位结构和光、电、磁等物理性质多种原位微区测量方法和技术，建立高压下的理论研究体系，注重理论与实验紧密结合，探索高压条件下体材料和纳米材料的结构、性质及相变规律，为制备超硬和多功能的高压相材料提供实验与理论依据，同时注重发现新现象、总结新规律、创建新理论。开展高压技术在其它学科中的应用与交叉研究。

2、超硬多功能薄膜以及新型低维材料

研究以金刚石膜为代表的超硬多功能薄膜材料的关键制备技术与物理性质，突破制约其发展的核心问题，开展其作为第三代半导体材料的新特性、新器件的研究，开发与推广超硬薄膜材料在高速、高精、高效切削工具方向的应用。研究多种新型低维多功能材料的制备及其在光电等多领域的优良特性和应用。

3、高温高压下合成超硬与新型功能材料

研究在高温高压下合成超硬材料的物理问题和关键技术：包括超硬复合材料关键物理问题-表面与界面问题；大尺寸超硬材料单晶样品生长的材料物理问题，提高超硬材料的品质；探索利用高温高压等条件制备新型功能超硬材料及常压下难以制备的新材料，推动我国向超硬材料强国迈进。

科研成果

发表论文情况

获奖情况

实验室以超硬材料和高压科学基础应用研究为核心，重点解决国家现代化建设、国际前沿领域重大科学与应用问题，取得众多国际、国内领先的科学成果，是国际上最早实现百万大气压的五个实验室之一，制备出了我国第一片CVD金刚石薄膜，在我国最早开展大尺寸CVD单晶金刚石高速生长研究，是国际上能够实现人工合成全部四种宝石级单晶金刚石的少数实验室之一；建立了高压下原位多物理量联合测量平台和晶体结构预测技术；发现了系列长程有序非晶碳等超高硬度的新型结构和材料；发现了压力诱导发光的新现象，并提出了PIE的概念；国际上首次理论预言高压下金属钠绝缘体转化、高压下转变温度超过200K的氢硫体系高温超导体，并被实验证实；理论上设计了新型氢笼合物高温超导体，被美国和德国两个实验小组分别成功合成，实验测得的超导温度高达250-260K，创造了超导温度的新纪录，大幅推进了室温超导体的研究进程。“超高压下简单分子凝聚体系的新奇结构相变和压力效应”、“高压下钠和锂单质及二元化合物的结构与物性”、“CALYPSO晶体结构预测方法与应用”成果分别获得2014年、2015年、2019年国家自然科学奖二等奖；“陆域天然气水合物冷钻热采关键技术” “顶部驱动精准控压科学钻探装备关键技术及应用”成果获得2016年、2019年国家技术发明奖二等奖。

研究队伍

组织架构

学术委员会

仪器设备

新一代大型超高压产生装置

       该装置其单缸推动力为6万吨，多级增压，采用制动化方法制备高压压砧材料，利用新的压力梯度材料及新的高压核心密封技术，使用电子机械双反馈系统保障高精度压力控制。该装置能够将高压腔体体积的现有世界水平提高2个数量级，并能完成以前不能进行的高温高压研究工作，精确测量以前不能确定的超高温高压极端条件下的物质性质，开展进一步的高压过程机制研究，把高压研究成果推向应用。

多面砧大腔体压机

       1000吨德国多面砧大腔体压机，6-8式二级加压，样品压强>20GPa，温度>2000℃，配备自动控压系统，控压精度+/- 0.5 bar。

六面顶液压机

       六面顶压机是国内使用最广泛的大腔体压机，这种压机具有对中性强、造价低、易操作等优点，是国内合成金刚石和立方氮化硼等超硬材料的主要设备。六面顶压机具有6个工作油缸，一级加压可达6~8GPa。实验室的六面顶压机主要用于大尺寸金刚石单晶、超硬复合材料、热电功能材料、新型超硬多功能材料的合成研究。

两面顶Walker型6-8压机

       Walker-Type型多砧装置，目前压力可达到28GPa，最高温度为2500K，可用于高温高压下样品的合成，模拟地球内部环境，以及部分电学性质的原位表征。