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鄭州華晶金剛石股份有限公司

最堅硬的多晶金剛石——交織納米孿晶金剛石

關鍵詞 多晶金剛石 , 孿晶|2020-09-14 09:23:37|來源 中國超硬材料網
摘要 眾所周知,金剛石是自然界最堅硬的結晶材料。為了進一步提高金剛石的硬度,在過去的幾十年里,科學家們做了大量的的實驗和理論研究,結果表明,根據Hall-Petch公式,通過細化金剛石的...

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眾所周知,金剛石是自然界最堅硬的結晶材料。為了進一步提高金剛石的硬度,在過去的幾十年里,科學家們做了大量的的實驗和理論研究,結果表明,根據Hall-Petch公式,通過細化金剛石的晶粒尺寸和孿晶厚度,可以提高金剛石的硬度。
       例如,晶粒尺寸為10-30 nm的納米金剛石努氏硬度高達110-140 GPa,明顯高于單晶金剛石。通過壓縮洋蔥結構的前驅體,合成平均孿晶厚度為5-8 nm的納米孿晶金剛石(nt-diamond)的維氏硬度可達175-200 GPa,是單晶金剛石硬度的兩倍,創下了新的世界紀錄。
       納米孿晶金剛石的硬度還能進一步提高嗎?這是設計和制備新型超硬材料的一個重要科學問題。
       來自燕山大學田永君院士團隊的的溫斌教授等人發現,在選擇合適的材料和嚴格控制合成條件下,納米孿晶可以連續地加入到納米金剛石中。通過分析交織納米孿晶界對位錯滑移臨界分切應力的影響,利用Sachs模型,計算了交織納米孿晶金剛石的硬度。研究結果表明,交織納米孿晶界比一般納米孿晶更能提高金剛石的硬度。
       這項研究工作將為新型超硬材料的設計合成提供一條新途徑。
       該文章《Intersectional nanotwinned diamond-the hardest polycrystalline diamond by design》于近期發表在npj Computational Materials 6: 119 (2020),完整文章,請點擊“閱讀原文”,

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