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什么是最强的已知材料?

作者:硬度计服务商创诚致佳
发布时间:2020-04-24
内容摘要:这个问题的答案取决于您如何定义“强”,但在撰写本文时(2007年12月),最难或最不可压缩的已知材料是聚集的金刚石纳米棒(ADNR),这是一种由多种碳组成的同素异形体(碳)压缩和互连的纳米管。聚集的金刚石纳米棒的总模量或硬度测量值为491吉帕斯卡(GPa),而常规金刚石仅具有442 GPa。聚集的金刚石纳米棒会划伤金刚石...

这个问题的答案取决于您如何定义“强”,但在撰写本文时(2007年12月),最难或最不可压缩的已知材料是聚集的金刚石纳米棒(ADNR),这是一种由多种碳组成的同素异形体(碳)压缩和互连的纳米管。聚集的金刚石纳米棒的总模量或硬度测量值为491吉帕斯卡(GPa),而常规金刚石仅具有442 GPa。聚集的金刚石纳米棒会划伤金刚石和超硬富勒石,超硬富勒石是另一种碳的同素异形体,以前是硬度的记录保持者。


聚集的金刚石纳米棒是由物理学家于2005年在德国拜罗伊特大学首次合成的。由纳塔利娅·杜布罗文斯卡亚(Natalia Dubrovinskaia)领导的研究小组在由常规富勒烯(也称为布基球,元素C60)组成的样品上使用了定制设计的5000公吨(500万公斤)铁砧压机。通过压缩这些布基球并将其加热到2500开氏度,就可以创建这种新的碳同素异形体。该材料由直径在5到20纳米之间且长度分别约为一微米的碳纳米管组成。


聚集的金刚石纳米棒的物理外观类似于散射不同颜色光的金属的外观,从而使其表面略带彩虹状。看起来像金属一样是不寻常的,因为除了石墨之外,碳的其他同素异形体(煤烟,石墨,金刚石等)很少这样做。


聚集的金刚石纳米棒的密度也比金刚石高0.2-0.4%,使其成为已知的密度最高的碳。认为影响材料硬度的一个因素是组成它的纳米棒的无规取向。由于纳米棒的物理结构像Kevlar®一样是细密的网孔,因此与金刚石不同,该材料还具有防碎性。


测试表明,使用镶有金刚石纳米棒的聚集工具对钢进行机械加工,可使工具零件的磨损比金刚石慢,并且精度更高。当在经济上可行的方法是批量生产聚集的金刚石纳米棒时,它们的确可以代替金刚石作为工业磨料和工具提示材料。


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