來自莫斯科物理與技術(shù)學(xué)院（MIPT）、斯科爾科沃科學(xué)技術(shù)學(xué)院（Skoltech）、國立科技大學(xué)（MISIS）、聯(lián)邦國家預(yù)防科學(xué)技術(shù)研究所和新型科學(xué)家俄羅斯科學(xué)院生物化學(xué)物理研究所（IBCP）的物理學(xué)家Leonid Chernozatonskii教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)基于富勒烯和單晶金剛石結(jié)構(gòu)模擬新材料，顯示這種材料能夠獲得超高硬度。該發(fā)現(xiàn)預(yù)計(jì)可獲得超硬材料的潛在條件，研究結(jié)果發(fā)表在碳雜志上。
富勒烯是一種形式的碳分子，其中碳原子形成球體，通常是在其晶格節(jié)點(diǎn)處具有富勒烯分子的分子晶體。富勒烯分子具有優(yōu)異的機(jī)械剛性，當(dāng)其在壓力下時(shí)由于3D聚合變得比金剛石硬。Chernozatonskii教授提出了簡化模型-將富勒烯晶體結(jié)構(gòu)放置在單晶鉆石內(nèi)。研究人員對復(fù)合材料進(jìn)行建模，先在1nm厚的金剛石殼內(nèi)含有2.5nm富勒石晶粒的小模型；隨后將富勒烯的尺寸增加到15.8nm，而金剛石殼的厚度不變。在X射線衍射光譜下的變化表明，富勒體尺寸的增加使得光譜更接近實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得了具有流體靜壓壓縮富勒烯的無定形碳介質(zhì)，而模型處理內(nèi)部含有富勒烯的金剛石。新模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)非常趨于一致。
研究人員認(rèn)為，富勒烯本身不是很硬，其體積模量比金剛石的體積模量小1.5倍。但是當(dāng)它被壓縮時(shí)，材料的彈性、機(jī)械性能和體積模量急劇增加。為了保持這種增強(qiáng)的體積模量，富勒烯應(yīng)該一直保持在這樣的壓縮狀態(tài)。該研究結(jié)果，有助于科學(xué)家進(jìn)行目標(biāo)實(shí)驗(yàn)獲得超硬材料。
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