田永君院士团队在超硬材料领域再获重大突破

关键词 田永君 , 碳材料 , 金刚石|2021-08-12 11:37:25|来源 金刚石刀具网
摘要 用钻石来切割玻璃并不是什么新闻,但是来自燕山大学的田永君院士团队最近通过在高压高温下压缩富勒烯C60获得了具有高sp3键比例的无定形碳材料(AM-III)可以轻松地在钻石的表面留下...

微信图片_20210812093530.jpg

       用钻石来切割玻璃并不是什么新闻,但是来自燕山大学的田永君院士团队最近通过在高压高温下压缩富勒烯C60获得了具有高sp3键比例的无定形碳材料(AM-III)可以轻松地在钻石的表面留下一道深深的划痕。

       AM-III(暂定名)是一种完全由碳构成的透明的、有点发黄的材料,在维氏硬度测试中达到113千兆帕(GPa)。

       相比之下,天然钻石通常为50至70 GPa,一些人造的钻石最高可达100GPa。

       尽管大规模生产可能还需要几年时间,而且价格不太可能便宜,但用AM-III制造的防弹窗可能比目前使用的一些主流产品要坚硬20至100倍。

微信截图_20210812094250.png

       研究人员说,这种透明的材料看起来不像珠宝那样有吸引力,但它在高科技行业有一些广泛的应用。

       例如,AM-III是一种几乎与硅一样高效的半导体。

       这种随意传输电流的能力使它成为需要在高压和光电设备(包括武器)的有力候选人。

       田永君院士团队近日发表在《国家科学评论》杂志上的一篇论文中说:“这种超硬、超强、半导电的非晶碳材料的出现,为最苛刻的实际应用提供了优秀的候选材料。”

       钻石是一种晶体。在晶体中,原子和分子以完美的顺序和方向排列。但如果顺序和方向有多个,内部结构的排列就不那么完美,材料就会变成玻璃。

微信截图_20210812094542.png

       一般来说,玻璃是很脆弱的。但据田永君院士团队说,AM-III不是严格意义上的一块玻璃,而是内部有晶体的玻璃。

       在显微镜下,该材料结构就像晶体一样。但是放大一点,画面就变得混乱,看起来像无数的虫子被冻在盘子里。

       研究人员发现,这种有序和无序的结合可以赋予材料一些不寻常的特性。

       2013年,田永君的团队创造了世界上肉眼可见的最硬材料,一种硬度为钻石两倍(200GPa)的氮化硼晶体,而且这一记录至今仍在保持。

       但在某些方面,制造超强玻璃比水晶更复杂。

       人造钻石是由石墨在加热和压力下生产的。制造AM-III需要富勒烯,这是一种更复杂的材料,由类似于足球的分子组成,具有由碳原子组成的空心结构。

       根据这一团队的说法,他们花了12个多小时将热量和压力逐渐增加到最大值,并花了同样多的时间让材料慢慢冷却。

微信截图_20210812094653.png

       来自瑞典、美国、德国和俄罗斯的科学家参加了在中国进行的实验。根据他们的论文,这些海外合作者曾通过提出新的想法和分析数据来帮助中国团队。

       科学家们已经创造了许多强大的材料。例如,石墨烯在理论上可以抵御超400GPa的压力。但这种强度只存在于材料只有一个原子厚的时候。将许多层石墨烯堆在一起会使它变成柔软的普通石墨。

       因此,许多超硬材料的应用被限制在另一种材料表面的薄涂层上。

       不过,AM-III可以被生产成各种形状和尺寸。而且,与钻石不同的是,由于其原子的单一排列,钻石有一些薄弱的表面,而AM-III是全方位的坚硬。

       研究人员表示,这些特性将进一步增加其应用的潜力。

  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

河北首台套生产金刚石高端装备在围场下线

河北首台套生产金刚石高端装备在围场下线

​5月30日,我省首台套金刚石微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)高端装备在围场满族蒙古族自治县下线......

日期 2025-06-13   刀具新闻
金刚石产业带扬帆出海!118家会员企业共拓全球市场

金刚石产业带扬帆出海!118家会员企业共拓全球市场

​2025年5月23日,由鄂州市商务局、临空经济区管委会指导,中国(鄂州)跨境电商产业园与我会联合主办的“临空领航·智造出海——鄂州金刚石产业带政策解读...

日期 2025-05-30   刀具新闻
单晶金刚石刀具的“脆弱面”

单晶金刚石刀具的“脆弱面”

​在精密加工领域,单晶金刚石刀具被誉为“超硬材料之王”,其硬度和耐磨性远超传统刀具。然而,看似无坚不摧的金刚石,实际上暗藏着一组“隐形密码”——晶面选择...

日期 2025-05-30   刀具新闻
打破纪录—桂林造金刚石钻头“钻”出世界最长“芯”

打破纪录—桂林造金刚石钻头“钻”出世界最长“芯”

​近日,我国在建海拔最高双曲拱坝——叶巴滩水电站大坝成功取出一根长度38.10米的混凝土芯样,打破了国内外同类坝型大坝取芯长度纪录......

日期 2025-05-30   刀具新闻
激光“雕刻”金刚石:用光征服最硬材料

激光“雕刻”金刚石:用光征服最硬材料

​金刚石是自然界最坚硬的物质,但它不只是珠宝。这种材料导热性能比铜快5倍,能承受极端高温和辐射,还能透光、绝缘,甚至被改造成半导体......

日期 2025-05-26   刀具新闻
郑州沃德申请镀 Ti 的多晶金刚石制备专利,提高使用寿命

郑州沃德申请镀 Ti 的多晶金刚石制备专利,提高使用寿命

专利摘要显示,本发明涉及一种镀Ti的多晶金刚石的制备方法,包括以下步骤:步骤1:用酸性溶液将金刚石表面净化,然后进行处理后烘干;步骤2:将经过处理的金刚...

日期 2025-05-26   刀具新闻
河南博锐新材料取得新专利:金刚石团聚球筛分用筛网

河南博锐新材料取得新专利:金刚石团聚球筛分用筛网

​近日,根据国家知识产权局信息显示,河南博锐新材料有限公司取得一项名为“一种金刚石团聚球筛分用筛网”的专利,授权公告号CN222842538U,申请日期...

日期 2025-05-16   刀具新闻
金刚石金属触媒废料再生!富栊精密创新循环模式撬动10亿产值

金刚石金属触媒废料再生!富栊精密创新循环模式撬动10亿产值

​位于方城县的富栊精密工业有限公司(以下简称“富栊精密”)生产车间内,废旧金属板经过多道工艺处理,逐步转化为高附加值的纳米新材料。与此同时,南阳超硬材料...

日期 2025-05-16   刀具新闻
美畅股份终止高效电镀金刚石线生产线项目

美畅股份终止高效电镀金刚石线生产线项目

​4月24日,美畅股份发布关于部分投资建设项目终止的公告。公告显示,该公司董事会审议通过了两项议案......

日期 2025-05-08   刀具新闻
年产金刚石300万克拉!乌海这一项目加速推进中

年产金刚石300万克拉!乌海这一项目加速推进中

​近日,记者来到位于乌海高新技术产业开发区的碳基芯材科技(乌海)有限公司MPCVD金刚石项目建设现场,敲击声、切割声、机械轰鸣声此起彼伏,工人们在各区域...

日期 2025-05-08   刀具新闻