研究人员创造了超硬钻石玻璃

由吉林大学等科学家合成的新型碳玻璃由许多随机取向的类金刚石团簇组成,具有已知非晶材料中最高的硬度(101.9 GPa)、弹性模量和热导率。

来自不同条件的回收的无定形碳(AC)样品的光学照片:(a)AC-1的光学照片在20GPa和1000摄氏度中合成;(b)AC-2,25 GPA和1,000摄氏度;(c)AC-3,27 GPA和1,000摄氏度;(d)AC-4,27 GPA和900摄氏度;(e)AC-5,30 GPA和870摄氏度;(f)AC-6,37 GPA和450摄氏度。图像信用:尚等,DOI:10.1038 / S41586-021-03882-9。

来自不同条件的回收的无定形碳(AC)样品的光学照片:(a)AC-1的光学照片在20GPa和1000摄氏度中合成;(b)AC-2,25 GPA和1,000摄氏度;(c)AC-3,27 GPA和1,000摄氏度;(d)AC-4,27 GPA和900摄氏度;(e)AC-5,30 GPA和870摄氏度;(f)AC-6,37 GPA和450摄氏度。图片信用:上, doi: 10.1038 / s41586 - 021 - 03882 - 9。

无定形固体缺乏长程有序性,表现出许多优异的机械性能,并且通常易于成型应用。

这些材料包括天然非晶固体、人造玻璃(氧化物和金属玻璃)、塑料、非晶半导体等,它们被生产和应用于许多领域。

许多其他非晶材料已经被提出使用,但由于具有挑战性的合成条件,仍未实现和探索。

无定形碳由于其可调的特性和在应用中的重要性,引起了广泛的研究兴趣。

“三维债券的合成非晶碳材料是一个长期的目标,”Carnegie科学Carnegie机构的地球和行星实验室的研究员yingwei Fei博士表示。

“诀窍是找到用压力的应用来改变正确的起始材料。”

由于熔点高,4,500 k以上,不可能使用金刚石作为合成菱形玻璃的起点。

然而,作者通过使用富勒烯这是一种由60个碳分子组成的空心球。

这种获得诺贝尔奖的材料被非正式地称为“巴克球”,加热到足以使其足球状的结构坍塌,引发无序,然后在压力下将碳转变为晶体金刚石。

研究人员使用大容量多砧压机来合成类金刚石玻璃,这种玻璃足够大,可以用于表征。

使用各种先进的、高分辨率的技术探测原子结构,证实了它的性质。
“具有如此优异性能的玻璃的发明将为新的应用打开大门,”费博士说。

“新玻璃材料的使用取决于制作大块玻璃,这在过去是一个挑战。”

“我们能够合成这种新的超硬金刚石玻璃的相对低温使大量生产更加实用。”

球队的工作这篇文章发表在《华尔街日报》上自然界

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尚耀荣. 2021由折叠富勒烯制备的超硬大块非晶碳。自然界599, 599-604; 内政部:10.1038/s41586-021-03882-9

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