科学家制成无定形碳超硬材料
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通过进一步改进其制备工艺,这种新型超硬材料可能有望应用于切削刀具和各种运输工具的耐磨零件。
斯坦福大学的材料科学家已经制成一种类似于非晶金刚石的碳结构形式。据研究人员介绍,通过进一步改进其制备工艺,这种新型超硬材料可能有望应用于切削刀具和各种运输工具的耐磨零件。
虽然常规金刚石具有极高的硬度,使它们很适合用于某些机械加工,但实际上,其晶体结构中包含了一些脆弱的晶面。正是因为存在这些晶面,钻石切割者才能将其劈裂成多面体——实际上,他们会沿着脆弱晶面劈开钻石,而不是去切割它。
该研究项目负责人、斯坦福大学的Wendy Mao教授解释说,“金刚石的强度在很大程度上取决于其晶面方向。虽然这并不一定是一种有害特性,但它确实带来了局限性。不过,如果金刚石是无定形的非晶形态,其在所有方向上就具有相同的强度。”
项目组的研究人员首先制备出直径为几十微米的玻碳球(无定形碳的一种形式),然后将其置于两个金刚石砧之间进行压缩。当压力超过40GPa时,玻碳球的碳原子之间的化学键排列就完全转变为另一种形式,而这种结构赋与了玻碳球与金刚石类似的高强度。
该新材料的一个特点是,这种无定形碳的硬度是可变的:它在低压状态下很软,但承受的压力越大,就变得越硬。即使当压力释放后,非晶金刚石又重新变回普通玻碳球的形态,它仍然会有一些潜在用途:这种材料可用作高压设备的垫圈。在高压装置中,采用能随着压力增大而变硬的垫圈将大有裨益。
原载:《工具展望》
上载于:2012-7-30 9:53:09

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