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韵绿。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)有著重要影響趾代。

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)的晶體障般。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NataliaDubrovinskaia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棘幸〈柑粒”Dubrovinskaia是發(fā)表在3月8日的“AppliedPhysicsLetters”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)债竖。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GPa左右,而單晶金剛石的硬度是大約100GPa肌顾。

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)定姨猖。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的單晶相冕盅。它和金剛石之間還有50GPa的差距漆逐。

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宇颊∏颂妫”

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