這種被稱為AM-III的新材料跟鉆石有一些相似之處,無論是天然的還是人造的,因?yàn)樗饕商荚訕?gòu)成。但鉆石的原子和分子排列是完美的晶格結(jié)構(gòu),而AM-III的原子和分子排列不整齊,它的結(jié)構(gòu)更加混亂,這種材料被稱為非晶態(tài)。
像塑料、凝膠和玻璃都是非固態(tài)材料,但它們通常不會讓大家聯(lián)想到超高的硬度或強(qiáng)度。來自中國燕山大學(xué)的科學(xué)家們通過艱苦的試驗(yàn)和錯(cuò)誤嘗試了原子和分子的不同排列方式,另外他們還轉(zhuǎn)向足球形狀的碳分子富勒烯并試圖將這些特性應(yīng)用到玻璃材料中。
我們已經(jīng)看到材料科學(xué)家研究富勒烯來開發(fā)可燃性納米粒子、先進(jìn)的太陽能電池并進(jìn)一步提高我們對空間的認(rèn)識,而這項(xiàng)新研究的研究人員們發(fā)現(xiàn),它們還可以用作形成耐受性非晶態(tài)材料的起點(diǎn)。富勒烯受到越來越大的熱量和壓力,導(dǎo)致它們被壓碎并混合在一起,為此,研究小組小心翼翼地將熱量和溫度調(diào)高到未知的范圍,一直到AM-III形成。
經(jīng)維氏硬度測試,這種新材料的硬度有113 GPa。低碳鋼的維氏硬度約為9 GPa,而天然鉆石的維氏硬度約為70至100 GPa。該團(tuán)隊(duì)的綜合力學(xué)測試證明,AM-III是迄今為止已知的最堅(jiān)硬和最強(qiáng)的非晶態(tài)材料,它能夠劃破鉆石的表面。
此外,這種材料還被發(fā)現(xiàn)是半導(dǎo)體的,其帶隙范圍為1.5到2.2 eV,類似于常用的非晶硅。這種電子和機(jī)械特性的結(jié)合使AM-III成為科學(xué)家們開發(fā)將光轉(zhuǎn)化為電能的光伏技術(shù)的一個(gè)有吸引力的命題。