科學(xué)家找到一種硬度接近于金剛石的非碳材料
發(fā)布時間:2007-04-06 00:00:00 編輯:石材網(wǎng)
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,這種堅硬的材料同時很穩(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行了很多實驗。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。它們無疑將在工業(yè)上起到極其重要的作用?!?/p>
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