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建模解决超硬材料问题

来源:环亚新材料

​金刚石壳包围的白炽灯模子(图片由Alexander Kvashnin供应)​
俄罗斯研讨人员认为,他们现已解开了固态富勒体纳米复合材料为何如斯硬的奥妙之谜。[Kvashnina 等人,Carbon 115(2017)546]。

二十多年前,弗拉基米尔•布朗(Vladimir Blank)引导的超硬和新式碳材料技巧研讨所的一个科学家团队组成了一种可聚合的高密度材料,具有精彩的刚度和硬度,被称为“超硬富勒体”。 固态富勒体是由富勒烯分子和空心球状碳原子组成的分子晶格。然则,高纯度的原子结构和其特别的机械机能的来历仍然是一个谜。

现现在来自一致研讨所的研讨团队,莫斯科物理与技巧研讨所,斯科尔科沃科技学院,伊曼纽尔生物化学研讨所和国立科技年夜学的搭档们现已提出了一个与实验数据密切相干的固态富勒体新模子。

研讨人员注解,当固态富勒体高温紧缩时,一些富勒体转化为多晶金刚石,而其他部分坚持为紧缩情况(SH相)。

研讨人员Alexander G.Kvashnin阐明说:“超硬富勒体的无定形结构,使得咱们认为紧缩的聚合固态富勒体被具有类金刚石sp3键的碳原子构成的无定形壳包围,从而使结构不发生胀大。

换句话说,固态富勒体能够被认为是具有金刚石壳的纳米复合材料颗粒。 Kvashnin说,富勒体颗粒像蛋糕上的葡萄干相同以单晶金刚石的形式排列而成。

“由实验和理论知道,与胀大情况比较,紧缩情况下的材料将显现更年夜的机械机能,”他阐明说,“在该纳米复合材猜中,SH相中的纳米颗粒夹在金刚石状无定形的基质中,改进的机械机能仍坚持不变。”

包括超高机械刚度在内的这些机械机能,乃至高于金刚石。假设能够或许使容易组成的材料完成多么凸起的机能,那么可能会使许多职业的机械部件磨损减少和寿数更长。然则这种需要高压分娩的超高硬度材料可能很难处置。

Kvashnin认为,下一步是在不合的高压和温度前提下检验考试组成新材料,并测验其机能。世界各地的研讨人员都垂青超硬碳,他希望他们的新研讨能够或许进一步懂得这些特别材料。



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