Универзитет Јаншан је направио значајан напредак у истраживању фазног прелаза графит/дијамант

Недавно су Зхао Зхисхенг и други из Државне кључне лабораторије за технологију и науку припреме метастабилних материјала Универзитета Иансхан, академик Тиан Ионгјун и други сарађивали са домаћим и страним научницима како би разјаснили проблем директног фазног прелаза из графита у дијамант под статичким високим притиском. , који мучи научну заједницу више од пола века. , и открио нову класу хибридних угљеничних материјала са одличном комбинацијом својстава. Резултати истраживања, под називом „Кохерентни интерфејси управљају директном трансформацијом од графита у дијамант“, објављени су онлајн у часопису Натуре 6. јула 2022.

 

Линк за рад: хттпс://ввв.натуре.цом/артицлес/с41586-022-04863-2.

 

Графит и дијамант су најчешћи угљенични материјали у природи. Директна трансформација из графита у дијамант обично се врши у „црној кутији” на високој температури и високом притиску, а о механизму фазне трансформације се увелико расправљало. Истраживачки тим Универзитета Јаншан је први пут посматрао и одредио кохерентну структуру интерфејса између графита и дијаманта у узорку графита који пролази кроз делимичну фазну транзицију под статичким високим притиском, а затим је разјаснио механизам фазног прелаза графит/дијамант под статичким високим притиском: графитни слој пролази кроз две врсте дијаманта. Структурни елемент и два правоугаона структурна елемента су локално повезани да формирају кохерентну међупростору, а прелазак са графита на дијамант се остварује напредовањем кохерентног интерфејса у графитну област. Различите комбинације структурних елемената формирају различите кохерентне структуре интерфејса, што доводи до формирања обилних подструктура (грешке у слагању, близанци, дијамантски полиморфи, итд.) у региону фазног прелаза дијаманта. Овај нови механизам прелаза чврста/чврста фаза разликује се од класичног механизма раста нуклеације и механизма кооперативног смицања, и може бити применљив на процесе прелаза чврсте и чврсте фазе других ковалентних материјала, као што су ИВА једноставне супстанце, ИИИА-ВА једињења, итд.

 

Истраживачки тим је назвао ову врсту хибридног угљеничног материјала са кохерентним интерфејсом графита/дијаманта Градиа. Градиа има одличну комбинацију механичких и електричних својстава: Кноопова тврдоћа је подесива између 51-115ГПа; отпорност собне температуре је подесива између 8´10-4-4.9´105Ω м; жилавост лома је веома висока и не може Мерења су вршена конвенционалном методом утискивања. Градиа комбинује предности перформанси графита и дијаманта, а његове перформансе се могу додатно прилагодити променом односа графита и дијаманта. То је нова генерација угљеничног материјала високих перформанси који остварује комбинацију електричне проводљивости/супертврдоће, екстремне жилавости/ултра тврдоће и других супериорних својстава.

 

Механизам директног фазног прелаза графит/дијамант који је откривен истраживањем обогаћује типове прелаза чврста/чврста фаза, а откривени нови хибридни угљенични материјали дају инспирацију за развој нових материјала високих перформанси. Резултати истраживања су пријављени за патенте проналаска у Кини, Сједињеним Државама, Јапану и Европи. Претходни теоријски рад који предвиђа да ова врста хибридне структуре може постојати стабилно је објављен у Чину. Пхис. Летт. 38, 028102 (2021); Брада. Пхис. Летт. 39, 036301 (2022); Матер. Тодаи Пхис. 23, 100630 (2022).

 

Овај рад је подржала Национална фондација за природне науке Кине (52090020, 91963203, 51772260, У20А20238, итд.), Национални програм кључних истраживања и развоја (2018ИФА0703400, 2018ИФА0305900), и 2018ИФА0305900, и 2018ИФА0305900, и 2018ИФА0305900. . Коаутори рада су Луо Кун, Лиу Бинг, Ху Вентао и Донг Сјао, а одговарајући аутор је професор Џао Жишенг.