2024年03月29日 星期五
碳和氮在外力作用下可生成坚硬材料

    科普时报讯(实习生王雨珂)数十年来,科学家们一直想制造一种更为坚硬的材料,它的硬度能与金刚石媲美,可被用于切割工具、传感器。在巨大的压力和热量作用下,碳和氮被压碎,从而产生了仅次于钻石的已知第二硬材料——氮化碳。

    据国际科学期刊《新科学家》近日报道,英国爱丁堡大学物理学博士多米尼克·拉尼尔和同事制造出了这种材料的微小样本。这种氮化碳,是将氮和碳以 70万倍大气压压缩在金刚石点之间,然后用激光加热到3000℃。

    金刚石硬度约为90千兆帕,而之前已知硬度排名第二的材料是立方氮化硼,硬度在50到55千兆帕之间。多米尼克·拉尼尔说,这种新材料的硬度在78到86千兆帕之间,这取决于3种晶体结构中会形成哪一种。

    1989年的一项研究曾预测,这种物质的硬度将超过金刚石,不过现在这一预测被推翻了。目前,研究人员认为没有任何一种材料能超过金刚石的硬度。

    多米尼克·拉尼尔说,现有的氮化碳样品只有5微米宽、3微米高,扩大生产规模可能比较困难。使用更大的钻石来压缩样品,理论上可以制造出更大的材料,但需要更强的压缩才能形成,这将使氮化碳的购买成本远高于钻石。但这种材料具有钻石没有的优点,比如在压力下产生电信号,可能使它在传感器中发挥作用。此外,氮化碳的高能量密度还能使它成为一种威力强大的爆炸物,而且与目前的替代品相比对环境的毒性更小。

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