聚合鑽石納米棒
聚合鑽石納米棒（英語：Aggregated diamond nanorods，又稱鑽石納米棒聚合體，簡稱ADNR），是一種納米級晶型鑽石，又稱納米鑽石（nanodiamond）或超鑽石（hyperdiamond）。聚合鑽石納米棒是於2003年由石墨的壓縮製得的，也就是那次發現它比一般的鑽石要硬得多，[1]這使得它成為已知最硬的材料。後來，富勒烯的壓縮也製得了這種物質，並證實這是已知最硬和最難壓縮的材料，等溫體積彈性模量為491GPa，而一般鑽石的模量為442–446 GPa；這些數據是從X射線衍射數據中得出的，並說明聚合鑽石納米棒的密度比普通鑽石高0.3%。[2]同一個研究小組後來說：「聚合鑽石納米棒的硬度和楊氏模量與天然鑽石相當，但具有更優的耐磨性。」 [3]
硬度
[編輯]純鑽石的<111>晶面（垂直於立方體對角線的平面）用納米鑽石刻劃測試時的硬度為167±6 GPa，而納米鑽石樣品本身用納米鑽石刻劃測試時硬度達到了310GPa。[4]然而，這種測試只在刻劃工具比測試樣品更硬時才能得出正確結果。也就是說，納米鑽石的真實硬度可能略小於310 GPa。
製備
[編輯]
聚合鑽石納米棒可由壓縮富勒體（英語：fullerite，富勒烯的一種固態形式）粉末製得，與上文所述方法有些類似。一種方法使用了金剛石壓腔，在不加熱的情況下對其施加大約37GPa的壓力。[5]另一種方法是，將富勒體先用較小的壓力（2–20GPa）壓縮，然後加熱到300–2500 K的溫度。[6][7][8][9]聚合鑽石納米棒的超高硬度可能在上世紀90年代就有研究者報道。[4][5]這種材料是一系列相互連接的鑽石納米棒所構成，各納米棒直徑為5至20納米，長度大約為1微米。
參見
[編輯]參考文獻
[編輯]- ^ Irifune, Tetsuo; Kurio, Ayako; Sakamoto, Shizue; Inoue, Toru; Sumiya, Hitoshi. Ultrahard polycrystalline diamond from graphite. Nature. 2003-02-06, 421 (6923) [2022-10-31]. ISSN 0028-0836. PMID 12571587. doi:10.1038/421599b. （原始內容存檔於2022-10-31） （英語）.
- ^ Dubrovinskaia, Natalia; Dubrovinsky, Leonid; Crichton, Wilson; Langenhorst, Falko; Richter, Asta. Aggregated diamond nanorods, the densest and least compressible form of carbon. Applied Physics Letters. 2005-08-22, 87 (8) [2022-10-31]. Bibcode:2005ApPhL..87h3106D. ISSN 0003-6951. doi:10.1063/1.2034101. （原始內容存檔於2022-10-22） （英語）.
- ^ Dubrovinskaia, Natalia; Dub, Sergey; Dubrovinsky, Leonid. Superior Wear Resistance of Aggregated Diamond Nanorods. Nano Letters. 2006-04-01, 6 (4) [2022-10-31]. Bibcode:2006NanoL...6..824D. ISSN 1530-6984. doi:10.1021/nl0602084. （原始內容存檔於2022-10-31） （英語）.
- ^ 4.0 4.1 Blank, V.; Popov, M.; Pivovarov, G.; Lvova, N.; Gogolinsky, K.; Reshetov, V. Ultrahard and superhard phases of fullerite C60: Comparison with diamond on hardness and wear. Diamond and Related Materials. 1998-02-01, 7 (2) [2022-10-31]. Bibcode:1998DRM.....7..427B. ISSN 0925-9635. doi:10.1016/S0925-9635(97)00232-X. （原始內容存檔於2016-04-07） （英語）.
- ^ 5.0 5.1 Blank, V.; Popov, M.; Buga, S.; Davydov, V.; Denisov, V. N.; Ivlev, A. N.; Marvin, B. N.; Agafonov, V.; Ceolin, R.; Szwarc, H.; Rassat, A. Is C60 fullerite harder than diamond?. Physics Letters A. 1994-05-23, 188 (3). Bibcode:1994PhLA..188..281B. ISSN 0375-9601. doi:10.1016/0375-9601(94)90451-0 （英語）.
- ^ Kozlov, M. E.; Hirabayashi, M.; Nozaki, K.; Tokumoto, M.; Ihara, H. Superhard form of carbon obtained from C60 at moderate pressure. Synthetic Metals. Proceedings of the International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals. 1995-03-15, 70 (1). ISSN 0379-6779. doi:10.1016/0379-6779(94)02900-J （英語）.
- ^ Blank, V. D.; Buga, S. G.; Serebryanaya, N. R.; Denisov, V. N.; Dubitsky, G. A.; Ivlev, A. N.; Mavrin, B. N.; Popov, M. Yu. Ultrahard and superhard carbon phases produced from C60 by heating at high pressure: structural and Raman studies. Physics Letters A. 1995-09-11, 205 (2). ISSN 0375-9601. doi:10.1016/0375-9601(95)00564-J （英語）.
- ^ Szwarc, H.; Davydov, V. A.; Plotianskaya, S. A.; Kashevarova, L. S.; Agafonov, V.; Céolin, R. Chemical modifications of C60 under the influence of pressure and temperature: from cubic C60 to diamond. Synthetic Metals. 1996-02-01, 77 (1). ISSN 0379-6779. doi:10.1016/0379-6779(96)80100-7 （英語）.
- ^ Blank, V. D.; Buga, S. G.; Serebryanaya, N. R.; Dubitsky, G. A.; Sulyanov, S. N.; Popov, M. Yu.; Denisov, V. N.; Ivlev, A. N.; Mavrin, B. N. Phase transformations in solid C60 at high-pressure-high-temperature treatment and the structure of 3D polymerized fullerites. Physics Letters A. 1996-09-02, 220 (1) [2022-10-31]. Bibcode:1995PhLA..205..208B. ISSN 0375-9601. doi:10.1016/0375-9601(96)00483-5. （原始內容存檔於2013-04-19） （英語）.
外部連結
[編輯]- The invention of aggregated diamond nanorods （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） at Physorg.com （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- Diamonds are not forever （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） at Physicsworld.org （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- Photos of Aggregated diamond nanorods