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硬度媲美钻石的碳氮化物面世,有望用于太阳能电池板和宇宙飞船


碳氮化物超硬性的硬度于太阳能宇宙实验证据。图片来源:《先进材料》杂志

科技日报记者 刘霞

在一项最新研究中,媲美英国、钻石德国和瑞典科学家组成的碳氮化电池国际科研团队成功创造出3种硬度可与地球上最坚硬材料钻石媲美的碳氮化物。最新突破有望催生新型多功能材料,物面望用用作汽车和宇宙飞船的板和保护涂层、高耐久性切割工具、飞船太阳能电池板和光电探测器等。硬度于太阳能宇宙相关论文发表于最新一期《先进材料》杂志。媲美

碳和氮的钻石前体在极端高温和极端高压下产生的碳氮化物,比立方氮化硼更硬。碳氮化电池立方氮化硼是物面望用仅次于钻石(金刚石)的第二硬材料。自20世纪80年代以来,板和材料科学家一直试图释放碳氮化物的飞船潜力,但历经30多年研究和实践,硬度于太阳能宇宙结果都不尽如人意。

研究团队将3种形式的碳氮前体置于70至135吉帕(约为大气压的100万倍)的压力下,同时将其加热至1500℃以上。为确定此类条件下这些化合物原子的排列情况,研究团队利用法国的欧洲同步加速器、德国的电子同步加速器和美国的先进光子源,发射强X射线束照射样品。结果发现,3种碳氮化物都具有超硬度所必需的组成部分。而且,当实验条件回到常温常压下时,这3种化合物的类金刚石特质得以保留。

进一步的计算和实验表明,这3种超硬的碳氮化物新材料具有额外的特性,包括光致发光以及高能量密度,应用潜力巨大,有可能将其定位为与钻石竞争的终极工程材料。

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