1980年代,理論*預(yù)測可能存在多種類似鉆石的堅韌碳氮化物,但科學(xué)家花了幾十年時間嘗試創(chuàng)造傳說物質(zhì)都未能成功。現(xiàn)在,重大突破終于出現(xiàn)了,來自德國、蘇格蘭、瑞典的科學(xué)團(tuán)隊合成出一種媲美鉆石、幾乎不可能破碎的氮化碳材料,未來有望成為與鉆石媲美的*工程材料。
雖然科學(xué)家很早就代就認(rèn)知到氮化碳堅硬、高耐熱性的潛力,但制造出它們是另一回事,過去一直沒有成功合成的可靠研究。
現(xiàn)在愛丁堡大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊取得突破,通過與自然形成鉆石的類似方式,研究人員合成出比立方氮化硼(β-BN)更硬的有機(jī)半導(dǎo)體氮化碳(carbon nitride),前者是世上第二硬材料,結(jié)構(gòu)類似鉆石但耐高溫性優(yōu)于金剛石,而新型氮化碳材料應(yīng)用可能性近乎無限。
為了制造這種物質(zhì),研究人員先壓縮碳和氮前驅(qū)物,使其承受約地球大氣壓70萬倍的壓力,同時以激光將前驅(qū)物加熱至約1,500℃。
接著利用歐洲3個獨(dú)立粒子加速器的強(qiáng)X射線束,檢查新合成的氮化碳原子排列,確定它具有突破性超硬材料所需結(jié)構(gòu),成功生產(chǎn)出材料學(xué)界過去30年夢寐以求的傳說材料。不僅如此,新材料冷卻恢復(fù)到正常大氣壓力后仍維持硬度。
團(tuán)隊表示,這項突破將為多種用途開展新道路,包括讓車輛、太空船更堅固的外殼保護(hù)涂層、重型鉆頭、強(qiáng)大耐用的切割工具、光電探測器等,而合成氮化碳可能具高能量密度,少許質(zhì)量就能存儲大量能量,直白來說氮化碳也可制造成強(qiáng)大炸藥。
目前,成本是阻礙氮化碳大規(guī)模生產(chǎn)的主要因素,但科學(xué)家相信,合成氮化碳有天會在許多應(yīng)用成為與鉆石媲美的*工程材料。
新論文發(fā)表在《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)期刊。
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