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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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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。     （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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