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硬度媲美鉆石的碳氮化物面世，有望用于太陽(yáng)能電池板和宇宙飛船
文章來(lái)源：科技日?qǐng)?bào) 更新時(shí)間：2023-12-20 14:58:16
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在一項(xiàng)最新研究中，英國(guó)、德國(guó)和瑞典科學(xué)家組成的國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)成功創(chuàng)造出3種硬度可與地球上最堅(jiān)硬材料鉆石媲美的碳氮化物。最新突破有望催生新型多功能材料，用作汽車(chē)和宇宙飛船的保護(hù)涂層、高耐久性切割工具、太陽(yáng)能電池板和光電探測(cè)器等。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《先進(jìn)材料》雜志。
碳和氮的前體在極端高溫和極端高壓下產(chǎn)生的碳氮化物，比立方氮化硼更硬。立方氮化硼是僅次于鉆石(金剛石)的第二硬材料。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，材料科學(xué)家一直試圖釋放碳氮化物的潛力，但歷經(jīng)30多年研究和實(shí)踐，結(jié)果都不盡如人意。 研究團(tuán)隊(duì)將3種形式的碳氮前體置于70至135吉帕(約為大氣壓的100萬(wàn)倍)的壓力下，同時(shí)將其加熱至1500℃以上。為確定此類(lèi)條件下這些化合物原子的排列情況，研究團(tuán)隊(duì)利用法國(guó)的歐洲同步加速器、德國(guó)的電子同步加速器和美國(guó)的先進(jìn)光子源，發(fā)射強(qiáng)X射線束照射樣品。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3種碳氮化物都具有超硬度所必需的組成部分。而且，當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件回到常溫常壓下時(shí)，這3種化合物的類(lèi)金剛石特質(zhì)得以保留。 進(jìn)一步的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)表明，這3種超硬的碳氮化物新材料具有額外的特性，包括光致發(fā)光以及高能量密度，應(yīng)用潛力巨大，有可能將其定位為與鉆石競(jìng)爭(zhēng)的終極工程材料。 |
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