吉林大学在金刚石对顶砧超高压力加载技术方面取得重要进展

关键词 金刚石|2025-06-26 11:30:14|来源 吉大科协
摘要 ​近日,吉林大学物理学院黄晓丽教授与吉林大学唐敖庆讲座教授、宁波大学崔田教授等人在基于金刚石对顶砧装置的压力加载技术方面取得重要进展,在国内首次突破500GPa压力,研究成果以“....

近日,吉林大学物理学院黄晓丽教授与吉林大学唐敖庆讲座教授、宁波大学崔田教授等人在基于金刚石对顶砧装置的压力加载技术方面取得重要进展,在国内首次突破500 GPa压力,研究成果以“Unified equation of state of tungsten up to 527 GPa using modified toroidal diamond anvil cells”为题,发表在Phys. Rev. B 111, 214101 (2025)杂志上。

       近年来高压加载技术取得显著进展,但使用传统金刚石对顶砧装置(DAC)获得400 GPa以上的压力仍面临重大挑战。前期实验研究表明,金刚石的双杯状形变是制约基于传统DAC达到400 GPa压力的因素。发展新型超高压加载技术是破解该领域亟待解决问题的有效途径。目前,采用纳米晶金刚石(NCD)半球作为二级压砧的双级DAC(ds-DAC)可实现1 TPa的压力。然而,ds-DAC复杂的实验操作难度以及NCD半球极端的尺寸和形状限制了其在样品装载与原位测量中的进一步应用。2018年,Dewaele团队和Jenei团队分别独立提出了实现500 GPa以上压力的环形金刚石压砧(t-DAC)模型,但后续实验均未能突破500 GPa压力极限。目前,t-DAC的设计参数与应力分布模式仍不明确,因此揭示其在极限压力下的砧面压力分布与形变机制至关重要。

       研究团队通过改进型环形金刚石压砧(mt-DACs),基于同步辐射X射线衍射实验所获得的金状态方程(EoS),将金属钨(W)的等温状态方程拓展至目前的纪录527 GPa极端高压。研究结果表明,压缩至527 GPa的最高压力,钨的晶体结构仍保持体心立方(bcc)结构,未发生相变。通过采用改进型环形加工工艺优化mt-DAC的受力分布,成功突破了传统DAC的400 GPa压力极限,实现了500 GPa以上的超高压力。有限元分析显示,Boehler-Almax型mt-DAC具有极低的最大等效应力和最大主应变,这对压力极限的提升至关重要。该研究成果将为拓展压力加载技术及极端条件下实验压力标定提供重要参考。

 image.png

图:最高压力至527 GPa的金属钨状态方程,基于X射线衍射扫描数据建立的500 GPa压力下t-DAC压力分布图

       文章第一作者为吉林大学高压与超硬材料全国重点实验室博士研究生丁鹰击,通讯作者为吉林大学物理学院黄晓丽教授、姜树清副教授和宁波大学崔田教授。该研究得到了国家重点研发计划青年科学家项目的资助,同时也得到了上海同步辐射光源及法国ESRF光源的大力支持。

论文全文链接:

https://journals.aps.org/prb/pdf/10.1103/PhysRevB.111.214101

  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