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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 无机非金属 » 前沿热点 » 中国极硬材料合成再获突破 硬度两倍于金刚石 发表在nature
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Jeaweal

铁杆木虫 (著名写手)

[资源] 中国极硬材料合成再获突破 硬度两倍于金刚石 发表在nature

中国材料科学家燕山大学田永君教授领导的研究团队与吉林大学马琰铭教授和美国芝加哥大学王雁宾教授合作，继2013年合成出极硬纳米孪晶立方氮化硼之后再次取得突破，在高温高压下成功地合成出硬度两倍于天然金刚石的纳米孪晶结构金刚石块材。研究成果发表在2014年6月12日的Nature杂志上。
     田永君教授研究团队的前期理论研究表明：在纳米尺度，多晶极性共价材料的硬化除了Hall-Petch效应的贡献还有量子限域效应的附加贡献，能够导致材料随显微组织特征尺寸减小而持续硬化却不软化。去年，他们首先利用洋葱结构氮化硼前驱物在高压下成功地合成出纳米孪晶结构立方氮化硼（Nature 493(2013), 385），将显微组织的特征尺寸（平均孪晶厚度）减小到3.8nm，维氏硬度值可达108GPa，超过了人造金刚石单晶。纳米孪晶立方氮化硼的成功合成开辟了一个同时提高材料硬度、韧性和热稳定性的新途径。
     到目前为止，通过石墨、非晶碳、玻璃碳和C60等碳前驱体的高压相变还不能获得纳米孪晶结构金刚石。为此，田永君教授研究团队及其合作者开始研究洋葱碳在高温高压下的相变过程。在较低温度下洋葱碳在形成纳米孪晶结构立方金刚石的同时还共生出一种单斜结构的金刚石，在文章中他们将其命名为“M-diamond”；在较高温度下，碳洋葱转变成了单相的纳米孪晶结构金刚石，孪晶的平均厚度小到5nm。这种纳米孪晶金刚石具有从未有过的硬度和稳定性：维氏硬度约为天然金刚石的两倍，可达200GPa；空气中的起始氧化温度比天然金刚石高出200摄氏度以上。
        澳大利亚James Boland在Nature杂志同期的新闻与观点（NEWS & VIEWS）栏目撰写了题为“金刚石变得更硬”的文章，亮点报道了这项工作。另外，Los Angeles Times、Chemistry World、PhysOrg等国外多家科学媒体也进行了亮点报道。中国极硬材料合成再获突破 硬度两倍于金刚石 发表在nature
中国极硬材料合成再获突破 硬度两倍于金刚石 发表在nature-1
中国极硬材料合成再获突破 硬度两倍于金刚石 发表在nature-2
中国极硬材料合成再获突破 硬度两倍于金刚石 发表在nature-3

（链接地址：http://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab88/info44595.htm）
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    • 2014-06-18 09:26:42, 6.05 M

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1楼 2014-06-18 09:27:19
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回帖支持 ( 显示支持度最高的前 50 名 )

peterflyer

木虫之王 (文学泰斗)

★★★★★ 五星级,优秀推荐

作为一个材料加工方面的工程师，我更加期待着作者能够尽快合成出具有这些优异性能的宏观尺寸的块体材料。
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4楼2014-06-18 11:22:43
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w18f

木虫 (正式写手)

★★★ 三星级,支持鼓励

现在石墨烯应用进展如何？
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7楼2014-06-19 08:46:24
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hwt1978

新虫 (初入文坛)
引用回帖:
4楼: Originally posted by peterflyer at 2014-06-18 11:22:43
作为一个材料加工方面的工程师，我更加期待着作者能够尽快合成出具有这些优异性能的宏观尺寸的块体材料。

目前已经得到毫米级的块材，下一步争取做到更大
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22楼2014-06-21 08:58:23
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peterflyer

木虫之王 (文学泰斗)
引用回帖:
22楼: Originally posted by hwt1978 at 2014-06-21 08:58:23
目前已经得到毫米级的块材，下一步争取做到更大...

已经具备毫米级别尺寸的材料应该可以和一般的金刚石材料做各种性能对比实验吧，结果如何呢，是否有了一些原来期待中的惊喜和突破呢，还是尚存一些亟待解决的问题呢？
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24楼2014-06-21 11:51:02
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hitmonday

铁虫 (小有名气)

★★★★★ 五星级,优秀推荐

顶一下，感谢分享！燕大NB！工大人憾然！
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28楼2014-06-22 20:42:07
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hwt1978

新虫 (初入文坛)
引用回帖:
24楼: Originally posted by peterflyer at 2014-06-21 11:51:02
已经具备毫米级别尺寸的材料应该可以和一般的金刚石材料做各种性能对比实验吧，结果如何呢，是否有了一些原来期待中的惊喜和突破呢，还是尚存一些亟待解决的问题呢？...

在文章中有对比试验结果，硬度为天然钻石两倍（~200GPa），断裂韧性远超一般金刚石材料，可媲美WC-Co硬质合金，抗氧化温度大幅提升，比金刚石材料中最好的天然钻石高出近200度。自去年纳米孪晶立方氮化硼合成之后，已经预料到纳米孪晶金刚石硬度会有大幅提高，但断裂韧性和热稳定性的同步提高着实出乎意料；目前亟待解决的问题有二，其一是工业化的问题，毕竟目前合成条件较为苛刻，工业化生产尚存在一定难度，这一问题的解决依赖于国内高压合成装备的发展和材料合成工艺的优化；其二是后续加工成型的问题，由于硬度过高，普通的加工方式已基本失效，或许用飞秒激光器切割是个不错的选择，但价格较为昂贵。
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33楼2014-06-25 10:28:36
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peterflyer

木虫之王 (文学泰斗)
引用回帖:
33楼: Originally posted by hwt1978 at 2014-06-25 10:28:36
在文章中有对比试验结果，硬度为天然钻石两倍（~200GPa），断裂韧性远超一般金刚石材料，可媲美WC-Co硬质合金，抗氧化温度大幅提升，比金刚石材料中最好的天然钻石高出近200度。自去年纳米孪晶立方氮化硼合成之后， ...

看楼上的对此如此地清楚，难道阁下是该课题组或同一个实验室的成员吗？
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34楼2014-06-25 10:55:27
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神雕大侠

木虫 (著名写手)

★★★★★ 五星级,优秀推荐

顶燕大！
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38楼2014-06-30 23:22:48
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ballack315629

金虫 (著名写手)
有个问题 硬度比金刚石高 那硬度值是怎么测出来的啊
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40楼2014-07-04 18:28:51
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jhtx2614

木虫 (著名写手)

★★★★★ 五星级,优秀推荐

顶一下，楼主是不是吉大超硬实验室的啊
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43楼2014-07-11 15:59:59
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lidong64

金虫 (正式写手)

★★★★★ 五星级,优秀推荐

历害

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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44楼2014-08-11 17:03:41
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wchj689

至尊木虫 (知名作家)
好成果，向楼主学习。
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50楼2014-09-21 23:41:20
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sapphire2楼
2014-06-18 09:35   回复  
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lwg33楼
2014-06-18 10:46   回复  
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雷智锋石芸竹5楼
2014-06-18 18:34   回复  
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49167026楼
2014-06-18 19:00   回复  
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njrlfu8楼
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dailun209楼
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wcj66889910楼
2014-06-19 10:06   回复  
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chenbo8311楼
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sunrise4812楼
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jzsunjia13楼
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psylhh14楼
2014-06-19 20:47   回复  
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hamsberg16楼
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attilayan17楼
2014-06-20 20:58   回复  
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04081111918楼
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wildfire203819楼
2014-06-20 22:36   回复  
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wu_gang100020楼
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wxl_82720021楼
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junyduan23楼
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我是小康25楼
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gongqing72226楼
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xiaoyuer51127楼
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湖内山神29楼
2014-06-22 22:36   回复  
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岩中絮30楼
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guofucheng0731楼
2014-06-24 18:32   回复  
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为你奋斗32楼
2014-06-24 20:44   回复  
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lulinsmann35楼
2014-06-27 15:18   回复  
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gcjiandan36楼
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shuch199139楼
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bingyu11141楼
2014-07-06 21:39   回复  
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28526692842楼
2014-07-07 21:34   回复  
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jayjay60690945楼
2014-09-03 15:43   回复  
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sosoyangsong46楼
2014-09-04 20:03   回复  
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御风万里lyf47楼
2014-09-05 07:55   回复  
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jiweipanda48楼
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wchj68949楼
2014-09-21 23:39   回复  
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