一組科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了第一種硬度接近金剛石的不含碳材料。這一成果對于依賴于金剛石進(jìn)行切割及鉆孔的技術(shù)和工業(yè)有著重要影響。

新材料是硼氮納米化合物，這意味著它由只有數(shù)個(gè)納米尺度的硼氮晶粒構(gòu)成，而非連續(xù)的晶體。盡管之前科學(xué)家報(bào)道過這種材料，但是硼氮化合物在高溫下很不穩(wěn)定，在工業(yè)上這是一個(gè)主要缺陷。

德國Heidelberg大學(xué)和Bayreuth大學(xué)的Natalia?Dubrovinskaia說：“最大的突破在于，這種堅(jiān)硬的材料同時(shí)很穩(wěn)定，因此可用于切割以及鉆孔?！?Dubrovinskaia是發(fā)表在3月8日的《Applied?Physics?Letters》上文章的第一作者。

對于很多由晶粒構(gòu)成的材料而言，都存在一個(gè)最佳晶粒大小，這一大小通常在納米范圍內(nèi)。沿著這一思路，Dubrovinskaia和同事對一系列的多晶和納米晶體硼氮化合物進(jìn)行了很多實(shí)驗(yàn)。其中包括測量樣品的“維氏硬度”，對于很硬的材料來說，其值一般在數(shù)個(gè)GPa左右，而單晶金剛石的硬度是大約100GPa。

Dubrovinskaia小組發(fā)現(xiàn)的最硬硼氮化合物硬度達(dá)到了85GPa，其晶粒大小為14納米，在1600K溫度下仍然保持熱穩(wěn)定。這一材料的硬度來源于兩方面：納米尺度大小的作用以及兩種相組成。在這之前，已知硬度最接近金剛石的物質(zhì)是立方氮化硼，一種維氏硬度50GPa的單晶相。它和金剛石之間還有50GPa的差距。

Dubrovinskaia說：“這一差距已經(jīng)通過調(diào)整晶粒的大小和組成結(jié)構(gòu)得到了填補(bǔ)。它們無疑將在工業(yè)上起到極其重要的作用?！?/p>

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