金刚石变洋葱状的碳! 美国研发超顺滑洋葱状碳材料

关键词 金刚石 , 类金刚石 , 石墨烯|2018-09-03 14:44:05|来源 材料科技在线
摘要 2015年,美国阿贡国家实验室(ArgonneNationalLaboratory)的一个研究团队创造了一种可应用于工程规模的超润滑性(近零摩擦)材料。其主要由石墨烯和极小的金刚石...

        2015年,美国阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)的一个研究团队创造了一种可应用于工程规模的超润滑性(近零摩擦)材料。其主要由石墨烯和极小的金刚石组成。然而,该研究团队近期用二硫化钼取代了石墨烯,从而使得二硫化钼引起一个反应,把金刚石变成洋葱状的碳。

        然而,通过二硫化钼对金刚石中碳形态的改变又将会有一个怎么样的结论呢?或有着一个怎样的应用呢?研究团队表示这种材料是一种自产生的、低摩擦的干润滑剂。其最大的优点就在于这种材料比其他固体润滑剂润滑性能更持久。

微信截图_20180903092337.png

图片来源:Badri Narayanan和Subramanian Sankaranarayanan,美国阿贡国家实验室

        原子模拟化学机制导致减少摩擦。a-d:在硫(S-)诱导的金刚石纳米颗粒非晶化过程中,在不同的时间段内模拟得到的原子快照。e-h:在形成类似洋葱的碳结构的过程中,在不同时间段内模拟得到的原子快照。


        超润滑性(摩擦本质上消失的状态)是一种非常理想的性能。在我们的生活中,许多汽车以及一些其他机械组件由于摩擦而磨损,随之失去其应有的效率。为了解决这些问题,科学家们开发了一种新材料,其可以在干燥的环境中达到超润滑性。同时其也存在着许多潜在的应用,例如风力涡轮机齿轮、计算机中的磁盘驱动器和旋转密封等。值得一提的是,阿贡国家实验室在超润滑技术上拥有三项专利。而且他们目前正在申请最新突破的专利,并将很快获得许可。

        2015年,来自美国阿贡国家实验室的一个多学科团队创造了一种由石墨烯、纳米金刚石颗粒和类金刚石碳组成的材料,这种材料首次在宏观尺度上显示出超润滑性。为了将材料的设计信息展示出来,研究人员将在阿贡摩擦学实验室和纳米材料中心(CNM)进行的实验室实验,并在阿贡领导力计算机构(ALCF)和国家能源研究科学计算中心(NERSC)进行了大规模分子动力学模拟。

        该研究团队继续进一步发展了这种润滑剂技术。最近,他们用二硫化钼取代了石墨烯,以探索使用其他二维材料的影响。

        除了对这种新材料进行详细的实验研究外,研究人员还在ALCF的Mira超级计算机上进行了模拟,以阐明这种材料在纳米尺度上的行为。利用LAMMPS(大型原子/分子大规模并行模拟器)代码,该团队的大规模原子模拟揭示了机械应力诱导的摩擦化学反应的分子洞察力,从而得出这种反应导致了超润滑。

        研究人员发现二硫化钼在反应过程中会分解为钼和硫,并与纳米金刚石发生反应,将金刚石的碳结构转化为洋葱状的碳结构,即洋葱状的碳结构是由几层球状可以用作干润滑剂的石墨壳组的。

        具有洋葱状的碳结构的这种材料是一种自发生润滑剂,且可以不断重新调整自身,从而使其比传统的干润滑剂具有更长的使用寿命。而关于这项研究的研究成果发表在了《Nature Communications》。

        为了实现计算要求苛刻的分子动力学模拟,ALCF的工作人员与IBM,劳伦斯伯克利国家实验室和桑迪亚国家实验室合作,优化Mira和其他多核架构的LAMMPS性能。

  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

CVD金刚石业务放量 四方达前三季度净利润增长超四成

CVD金刚石业务放量 四方达前三季度净利润增长超四成

​超硬材料行业景气度回暖背景下,行业企业四方达(300179.SZ)今年前三季度营收、净利润双增长,扣非净利润同比增长93.84%......

日期 2026-10-30   刀具新闻
河南:“十五五”将聚焦散热等金刚石应用领域 实施超硬材料省级重大项目

河南:“十五五”将聚焦散热等金刚石应用领域 实施超硬材料省级重大项目

财联社10月27日电,记者获悉,“十五五”时期,河南省将推动超硬材料产业创新能力提升。其中,将积极支持河南超硬材料企业、高校和科研院所争取承担国家重大科...

日期 2026-10-30   刀具新闻
呼和浩特:总投资10亿元人民币金刚石材料项目加速建设

呼和浩特:总投资10亿元人民币金刚石材料项目加速建设

10月15日,内蒙古呼和浩特市,激光切割机切割金刚石的多晶。位于内蒙古自治区呼和浩特市的内蒙古中启芯MPCVD金刚石材料研发及产业化项目总投资10亿元人...

日期 2026-10-23   刀具新闻
河南工业大学邹文俊——基于微图案超精密金刚石/CBN砂带研究

河南工业大学邹文俊——基于微图案超精密金刚石/CBN砂带研究

2026新材料开发与产业化论坛由河南工业大学与中国超硬材料网主办,惠丰钻石股份有限公司、湖北汇尚钻石有限公司联合主办,河南工业大学材料科学与工程学院、郑...

日期 2026-10-12   刀具新闻
郑州磨料磨具磨削研究所有限公司黎克楠——高效热管理用金刚石及其复合材料制造技术发展与挑战

郑州磨料磨具磨削研究所有限公司黎克楠——高效热管理用金刚石及其复合材料制造技术发展与挑战

2026新材料开发与产业化论坛由河南工业大学与中国超硬材料网主办,惠丰钻石股份有限公司、湖北汇尚钻石有限公司联合主办,河南工业大学材料科学与工程学院、郑...

日期 2026-10-12   刀具新闻
22万片!宁波晶钻,加码芯片热沉金刚石

22万片!宁波晶钻,加码芯片热沉金刚石

近日,宁波晶钻科技股份有限公司年产5万片芯片热沉金刚石项目完成备案。项目位于宁波市镇海区蛟川街道,总投资5200万元,为改建项目,计划2026年12月建...

日期 2026-10-12   刀具新闻
金刚石滚轮在丝杠精密磨削领域的应用范围

金刚石滚轮在丝杠精密磨削领域的应用范围

金刚石滚轮是精密传动丝杠成型磨削工序的专用超硬精密修整工装,主要配套数控螺纹磨床、丝杠专用成型磨床,用于陶瓷结合剂CBN成型砂轮的精密廓形修整。通过滚轮...

日期 2026-10-12   刀具新闻
金刚石滚轮在叶片精密磨削领域的应用范围

金刚石滚轮在叶片精密磨削领域的应用范围

金刚石滚轮为航空、燃机叶片成型磨削工序的专用精密修整工装,主要用于数控成型磨床上对CBN成型砂轮进行精密廓形修整,使砂轮复现叶片榫根及异形结构的标准理论...

日期 2026-10-12   刀具新闻
天岳先进金刚石衬底项目进入样品攻坚阶段

天岳先进金刚石衬底项目进入样品攻坚阶段

近日,天岳先进在2026年半年度业绩说明会上释放重要技术进展,公司董事长、总经理宗艳民公开透露,核心研发项目“金刚石单晶制备与衬底表面精细加工”已正式进...

日期 2026-10-12   刀具新闻
4.28亿元!哈密金刚石芯片材料项目环评拟批复

4.28亿元!哈密金刚石芯片材料项目环评拟批复

哈密市生态环境局9月18日发布公示,拟对华夏鲲鹏芯材科技(哈密)有限公司第四代大尺寸宽禁带绿色低碳半导体(金刚石)芯材材料项目(一期)作出环评批复决定。...

日期 2026-10-12   刀具新闻