注册 | 登录 | 充值

我国学者与海外合作者在石墨/金刚石相变研究中取得进展

资助成果

2022-07-08   来源 : 工程与材料科学部

1059 0


图 (a)石墨-金刚石界面原子像;(b)石墨-金刚石共格界面及结构基元示意图;(c)Gradia样品图;(d)Gradia杂交碳的硬度;(e)Gradia杂交碳的电阻率

  在国家自然科学基金项目(批准号:52090020、91963203)等资助下,燕山大学赵智胜教授与国内外学者合作,揭开了静高压下石墨到金刚石直接相变这一困扰学术界半个多世纪的科学之谜,同时发现了一类新型杂交碳材料。研究成果以“共格界面控制从石墨到金刚石的直接转变(Coherent interfaces govern direct transformation from graphite to diamond)”为题,于2022年7月6日在线发表于《自然》(Nature)杂志。论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-022-04863-2

  石墨和金刚石是自然界中最常见的碳材料。从石墨到金刚石的直接转变通常在高温高压的“黑盒子”里进行,相变机理一直存在很大争议。燕山大学研究团队在静高压下部分相变的石墨样品中首次观察并确定了石墨和金刚石之间的共格界面结构,进而阐明了静高压下石墨/金刚石相变机理:石墨层通过两种菱形结构基元和两种矩形结构基元局部键合形成共格界面,通过共格界面向石墨区域的推进,实现石墨到金刚石的转变。不同结构基元的组合形成了变化多样的共格界面结构,导致在金刚石相变区域形成了丰富的亚结构(层错、孪晶、金刚石多形体等)。这种全新的固/固相变机制不同于经典的成核生长和协同切变机制,并可能适用于其他的共价材料,如IVA族元素单质、IIIA-VA化合物等的固—固相变过程。

  研究团队将这类具有石墨/金刚石共格界面的杂交碳材料命名为Gradia。Gradia具有优异的力学性能和电学特性组合:努氏硬度在51~115GPa之间可调;室温电阻率在8×10-4~4.9×105 Ω·m之间可调;断裂韧性很高,尚不能采用压痕法进行测量。Gradia集合了石墨和金刚石的性能优势,可通过改变石墨和金刚石的比例进行性能调控,是实现导电/超硬、极韧/极硬等优越性能组合的新一代高性能碳材料(图)。

  本工作揭示的石墨/金刚石直接相变机制丰富了固/固相变类型,发现的新型杂交碳材料为发展高性能新材料提供了启示。


版权声明:本网站所有注明来源“医微客”的文字、图片和音视频资料,版权均属于医微客所有,非经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,授权转载时须注明来源:”医微客”。本网所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源和作者,转载仅作观点分享,版权归原作者所有。不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。 本站拥有对此声明的最终解释权。




发表评论

注册或登后即可发表评论

登录注册

全部评论(0)

没有更多评论了哦~

科研资讯 更多>>
  • Nature子刊:涂毅恒团队揭示慢性..
  • Nature重磅:只需一针,让免疫系..
  • 刚刚!院外送检!卫健委点名!..
  • 脂肪肝到肝癌,只需要4步!每天..
  • 推荐阅读 更多>>
  • 全球唯一新冠预防药将在海南使用..
  • 世卫组织:全球新冠肺炎确诊病例..
  • 流感到底是啥症状?需要治疗吗?..
  • 上年纪后,每天要吃9种药!不良..
  • 基金专题

    我们提供最新鲜最全面的国自然、省自然、医院/学会基金相关资讯资料。
    • 相关阅读
    • 热门专题
    • 推荐期刊
    • 学院课程
    • 医药卫生
      期刊级别:国家级期刊
      发行周期:暂无数据
      出版地区:其他
      影响因子:暂无数据
    • 中华肿瘤
      期刊级别:北大核心期刊
      发行周期:月刊
      出版地区:北京
      影响因子:1.90
    • 中华医学
      期刊级别:CSCD核心期刊
      发行周期:周刊
      出版地区:北京
      影响因子:0.94