聚合钻石纳米棒

✍ dations ◷ 2025-06-07 07:14:28 #纳米材料,碳的同素异形体,超硬材料

聚合钻石纳米棒(英语:Aggregated diamond nanorods,又称钻石纳米棒聚合体,简称ADNR),是一种纳米级晶型钻石,又称纳米钻石(nanodiamond)或超钻石(hyperdiamond)。聚合钻石纳米棒是于2003年由石墨的压缩制得的,也就是那次发现它比一般的钻石要硬得多,这使得它成为已知最硬的材料。后来,富勒烯的压缩也制得了这种物质,并证实这是已知最硬和最难压缩的材料,等温体积弹性模量为491GPa,而一般钻石的模量为442–446 GPa;这些数据是从X射线衍射数据中得出的,并说明聚合钻石纳米棒的密度比普通钻石高0.3%。同一个研究小组后来说:“聚合钻石纳米棒的硬度和杨氏模量与天然钻石相当,但具有更优的耐磨性。”

纯钻石的<111>晶面(垂直于立方体对角线的平面)用纳米钻石刻划测试时的硬度为167±6 GPa,而纳米钻石样品本身用纳米钻石刻划测试时硬度达到了310GPa。然而,这种测试只在刻划工具比测试样品更硬时才能得出正确结果。也就是说,纳米钻石的真实硬度可能略小于310 GPa。

聚合钻石纳米棒可由压缩富勒体(英语:fullerite,富勒烯的一种固态形式)粉末制得,与上文所述方法有些类似。一种方法使用了金刚石压腔,在不加热的情况下对其施加大约37GPa的压力。另一种方法是,将富勒体先用较小的压力(2–20GPa)压缩,然后加热到300–2500 K的温度。聚合钻石纳米棒的超高硬度可能在上世纪90年代就有研究者报道。这种材料是一系列相互连接的钻石纳米棒所构成,各纳米棒直径为5至20纳米,长度大约为1微米。


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