燕山大学田永君教授团队开发出碳基最强和最硬的无定形材料

燕山大学田永君教授团队开发出碳基最强和最硬的无定形材料

燕山大学田永君教授团队近日在《国家科学评论》期刊上发表论文称,已开发出目前世界上最坚硬的玻璃材料AM-III。

这是一种透明的黄色碳制材料,其维氏硬度达到了 113吉帕 (GPa)。作为对比,天然钻石的维氏硬度等级通常在50吉帕到70之间。

由于其结构多样,碳是最迷人的元素之一。探索碳的新形态一直是科学研究的永恒主题。

燕山大学田永君教授团队开发出碳基最强和最硬的无定形材料

田永君教授团队利用高压和高温,将富勒烯C60压缩,从其回收物中获得了无定形碳材料AM-III。

光致发光和吸收光谱分析表明,AM-III是半导体,带隙范围为1.5-2.2 eV,与广泛使用的非晶硅相当。综合力学测试表明,合成AM-III 碳是迄今为止已知的最硬、最强的无定形材料,它可以划伤金刚石晶体并接近其强度。

燕山大学田永君教授团队开发出碳基最强和最硬的无定形材料

AM-III碳材料具有出色的机械和电子性能,有可能用于需要超高强度和耐磨性的光伏应用。

从技术上讲,AM-III是一种内部有晶体的玻璃。该材料的原子无序到足以实现半导体性,同时也具有原子排列的部分,使材料具有韧性。这种混乱和结构对齐的混合物有可能创造出大量以前无法想象的应用,比如硬度比目前材料坚硬20到100倍的防弹玻璃。

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