最硬的人工合成材料：氮化碳薄膜

金剛石，也就是我們常說的鉆石，它是一種由碳元素組成的礦物，由于特殊的碳元素結(jié)構(gòu)使得金剛石成為自然界中最硬的物質(zhì)。人造材料又稱合成材料，是人為地把不同物質(zhì)經(jīng)化學(xué)方法或聚合作用加工而成的材料，其特質(zhì)與原料不同，如塑料、鋼鐵等。那你知道最硬的人工合成材料是什么？下面巴拉排行榜網(wǎng)就給各位介紹下一種世界上最硬的新材料——氮化碳薄膜，這是一種硬度可以和金剛石相媲美而在自然界中尚未發(fā)現(xiàn)的新的共價(jià)化合物，讓我們一起來了解一下吧

最硬的人工合成材料

1993年7月，美國(guó)哈佛大學(xué)傳出轟動(dòng)性的科技新聞：利用激光濺射技術(shù)研制成功了氮化碳薄膜。分析表明，這種具有β-C3N4結(jié)構(gòu)的新材料的晶體硬度超過了目前世界上最硬的金剛石晶體，成為首屈一指的超硬新材料，引起了全世界科學(xué)界和工程技術(shù)界的強(qiáng)烈反響和巨大震動(dòng)。

制備氮化碳的實(shí)驗(yàn)是在1989年首先從理論上預(yù)言4年之后獲得成功的?？茖W(xué)家在分析一系列超硬材料結(jié)構(gòu)，如最硬的材料金剛石，體積彈性模量B高達(dá)435吉帕，立方氮化硼B(yǎng)=369吉帕，以及硬度相對(duì)較低的碳化硅（SiC）、碳化硼（B4C）和氮化硅（Si3N4）等超硬材料后，發(fā)現(xiàn)其中β-Si3N4已經(jīng)有大量的研究結(jié)果，于是提出以碳取代硅會(huì)產(chǎn)生怎樣的結(jié)果呢？計(jì)算表明，得到的數(shù)據(jù)令人振奮，描述β-C3N4晶體的彈性模量B=483吉帕！而材料的體積彈性模量B的大小正是表明材料硬度高低的宏觀物理量。這就從理論上首次預(yù)言了氮化碳的硬度可能比以往世界上最硬的金剛石還要高。

在自然界，至今還沒有發(fā)現(xiàn)天然存在的氮化碳晶體，而1993年竟然在實(shí)驗(yàn)室人工合成了硬度超過金剛石的這種新材料。這一轟動(dòng)性的事件一經(jīng)在美國(guó)的《科學(xué)》和《紐約時(shí)報(bào)》上報(bào)道，成為轟動(dòng)性科技新聞后，立即引起全世界材料界的關(guān)注。于是世界上許多實(shí)驗(yàn)室開展了這項(xiàng)研究，一時(shí)間形成熱潮。在研究機(jī)構(gòu)、國(guó)防部門和公司企業(yè)的共同協(xié)作下，一些實(shí)驗(yàn)室很快取得很好的成果。這有力地說明，學(xué)者與企業(yè)家攜手合作在高新技術(shù)發(fā)展過程中的重要性。

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