高質量sp3非晶碳塊材的光學照片及相關資料。 吉林大學供圖
中新網長春11月25日電 (記者 郭佳)吉林大學25日釋出訊息介紹，吉林大學超硬材料國家重點實驗室劉冰冰教授研究團隊採用自主發展的大腔體壓機超高壓關鍵技術，首次成功實現了毫米級近全sp3非晶碳塊體材料的合成。
目前，這一新成果發表在了國際頂級學術期刊Nature上，題為“Ultrahard bulk amorphous carbon from collapsed fullerene”。Nature審稿人高度評價為“非晶材料領域的重大進展”“為超硬材料家族添加了獨特的一員”。
尋找新型碳材料一直是材料領域的前沿科學問題，從材料形態和原子排列的有序度分類，碳材料可分為長程有序的晶態碳以及無序的非晶碳，石墨和金剛石就是典型的碳晶體。
近年來，非晶材料以優異的物理、化學特性和廣泛的技術應用得到迅速發展。然而，合成與金剛石結構、性質相對應的，由全sp3鍵形成的非晶碳塊體材料卻一直未能實現，是碳材料領域長期未能突破的科學難題。
為了實現全sp3非晶碳塊體材料的合成，劉冰冰課題組基於對富勒烯C60高壓研究的長期積累，提出了採用大腔體超高壓技術，利用C60碳籠壓致塌縮形成“非晶碳團簇”這一新的構築基元，在更高溫壓區間反應合成全sp3碳塊體非晶材料的研究思路。
目前，商用大腔體壓機的壓力極限只有25萬大氣壓，難以滿足對新材料高壓研究的要求。課題組介紹，想要產生一萬大氣壓的壓強，相當於讓兩頭成年大象擠在一起站在一隻高跟鞋上。要想繼續增大壓強，鞋跟就要更細。超高壓技術的難點也在於此。
課題組近年來潛心攻關，最終利用中國國產硬質合金壓砧，在高溫條件下實現了高達37萬大氣壓的超高壓力，並藉此技術成功獲得了毫米級近全sp3非晶碳塊體材料。
值得一提的是，富勒烯C60發現至今只有30多年曆史，劉冰冰教授研究團隊自1996年起一直從事富勒烯及相關碳材料的高壓研究。此次的新成果正是課題組在富勒烯高壓研究領域長期積累基礎上的再次突破。(完)
來源：中國新聞網
