中外科学家成功合成硬度两倍于天然金刚石新材料

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中国材料科学家燕山大学田勇军教授带领的研究团队，与吉林大学马琰铭教授和美国芝加哥大学王言彬教授合作，在高温高压下成功合成了硬度为天然金刚石两倍的纳米孪晶金刚石块体。

这项研究成果发表在6月12日出版的国际权威杂志《自然》上，这是继2013年合成超硬纳米孪晶立方氮化硼之后的又一突破。

去年，田勇军教授的研究团队首次利用洋葱状结构氮化硼前驱体在高压下成功合成了具有纳米孪晶结构的立方氮化硼，使微结构特征尺寸(平均孪晶厚度)降低到3.8纳米，维氏硬度值达到108 GPA，超过了人造金刚石单晶。纳米孪晶立方氮化硼的成功合成为同时提高材料的硬度、韧性和热稳定性开辟了新的途径。

目前，纳米孪晶结构的金刚石还不能通过石墨、非晶碳、玻碳和C60等碳前驱体的高压相变获得。因此，田永军教授的研究团队及其合作者开始研究洋葱碳在高温高压下的相变过程。在较低温度下，洋葱碳不仅形成具有纳米孪晶结构的立方金刚石，而且与单斜金刚石共存，本文称之为“M-金刚石”。在较高温度下，碳洋葱转变为具有纳米孪晶结构的单相金刚石，孪晶平均厚度只有5纳米。这种纳米孪晶金刚石具有前所未有的硬度和稳定性:维氏硬度约为天然金刚石的两倍，可达200 GPA空气体中的初始氧化温度比天然金刚石高200℃以上。

田永军教授在国家杰出青年科学基金、重点项目和创新群体项目的不断支持下，致力于材料硬度的理论和实验研究，并最终取得了这一成果。

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