硬度和韌性都超過金剛石，全新的黑科技材料瞭解下

很多人都知道鑽石非常堅硬，並且也知道它的韌性有所欠缺。根據《國家科學評論》雜誌的相關報道，來自燕山大學的田永君院士研究團隊研製出了一種全新的玻璃材料，它的硬度和韌性都超越金剛石，並且還具備半導體特性。

圖源相關論文

根據相關資料顯示，田永君院士團隊一直在超硬材料領域進行深入研究探索。在

2

013

年，田永君院士團隊就合成了一種硬度超過金剛石的奈米孿晶立方氮化硼，並登入《自然》期刊。

本次研究中，田永君院士團隊採用富勒烯，也就是

C

60

作為原材料。這種原材料的碳原子均為

SP

2

雜化狀態，結構規整但穩定性不足，僅僅在

8

00

℃和5GPa的條件下就能夠破壞這種對稱結構。而田永君院士團隊也正是利用這一特點，透過高溫高壓條件，使其SP

2

軌道向

SP

3

軌道雜化轉變。最終，在

2

5

GPa和8

00

℃的條件下，富勒烯的晶體結構被轉變成玻璃態。

當溫度進一步升高，達到

1

000

℃時，在XRD測試中，出現了金剛石晶面的寬衍射峰，這和以往研究中的玻璃態碳材料明顯不同，並且也意味著SP

3

雜化軌道所代表的正四面體結構佔據主導位置。

經過後續研究，在

1

200

℃下，SP

3

雜化軌道程度最高，對生成物進行力學性質測試，它的維氏硬度高達

1

13

GPa，並且能夠在單晶金剛石表面留下劃痕；同時，在7

0

GPa的壓力下，它也不會出現裂痕，這也意味著它的強度很高。

從富勒烯的規則對稱結構，到

Sp

3

雜化軌道的混亂結構，這項創新性研究的結果讓科學家看到混亂中的秩序，並將

“玻璃”的特性發揮到新的高度。

根據相關訊息顯示，田永君院士團隊的研究還沒有結束，他們還將繼續在超硬物質領域進行研究和探索。