金剛石作為自然界中硬度*高的物質(zhì)，被譽(yù)為現(xiàn)代工業(yè)“牙齒”，廣泛應(yīng)用于航空航天、精密加工、油氣鉆探等涉及民生和國(guó)防的重要領(lǐng)域。由于金剛石的密堆積結(jié)構(gòu)和飽和的強(qiáng)共價(jià)鍵，導(dǎo)致其具有較低的斷裂韌性和差的導(dǎo)電性，極大地限制了金剛石的應(yīng)用范圍。長(zhǎng)期以來(lái)，金剛石的硬度/韌性、導(dǎo)電性存在相互排斥的矛盾，是該領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。開(kāi)發(fā)綜合性能優(yōu)異的大尺寸金剛石功能材料成為科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界不懈追求的目標(biāo)。
鄭州大學(xué)楊西貴教授等人在大尺寸導(dǎo)電金剛石功能材料研究方面取得重要進(jìn)展。提出sp3向sp2鍵逆向相變策略，同時(shí)自主發(fā)展了基于國(guó)產(chǎn)六面頂壓機(jī)的大腔體二級(jí)增壓技術(shù)，以納米金剛石為前驅(qū)體，在溫和的壓力/溫度條件下開(kāi)發(fā)了厘米級(jí)尺寸導(dǎo)電高韌金剛石復(fù)合材料（Diaphene）生長(zhǎng)工藝。相關(guān)研究成果以“Centimeter-sizeddiamondcompositeswithhighelectricalconductivityandhardness”為題于，2月20日發(fā)表于《PNAS》。
在該金剛石復(fù)合材料中，由金剛石表面石墨化所產(chǎn)生的少層石墨烯均勻分布在納米金剛石顆�；w中，通過(guò)sp2/sp3共價(jià)鍵相互連接。理論計(jì)算表明，不同于傳統(tǒng)石墨-金剛石相變所需的苛刻合成條件，金剛石-石墨逆向相變過(guò)程具有較低的相變勢(shì)壘從而保證了溫和的合成條件。該金剛石復(fù)合物展現(xiàn)了金剛石所不具備的導(dǎo)電性和韌性：室溫電導(dǎo)率高達(dá)2.0′104S/m；維氏硬度為42.5-55.8GPa；斷裂韌性為10.8-19.8MPam1/2，與商用硬質(zhì)合金相當(dāng)。該金剛石復(fù)合物的成功制備實(shí)現(xiàn)了材料硬度、斷裂韌性和導(dǎo)電性的協(xié)同優(yōu)化，解決了金剛石材料無(wú)法兼具超硬、高韌和導(dǎo)電性的科學(xué)難題。該研究提出的金剛石向石墨逆向轉(zhuǎn)變的新策略和發(fā)展的大腔體二級(jí)增壓的新技術(shù)，為大尺寸導(dǎo)電金剛石塊材的規(guī)模化制備提供了可行途徑。
厘米級(jí)大尺寸導(dǎo)電金剛石的維氏硬度和室溫電導(dǎo)率
原文：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2316580121.
本站部分文章系轉(zhuǎn)載，不代表中國(guó)硬質(zhì)合金商務(wù)網(wǎng)的觀點(diǎn)。中國(guó)硬質(zhì)合金商務(wù)網(wǎng)對(duì)其文字、圖片與其他內(nèi)容的真實(shí)性、及時(shí)性、完整性和準(zhǔn)確性以及其權(quán)利屬性均不作任何保證和承諾，請(qǐng)讀者和相關(guān)方自行核實(shí)。據(jù)此投資，風(fēng)險(xiǎn)自擔(dān)。如稿件版權(quán)單位或個(gè)人不愿在本網(wǎng)發(fā)布，請(qǐng)?jiān)趦芍軆?nèi)來(lái)電或來(lái)函與本網(wǎng)聯(lián)系。
