燕大等多校合作合成世界最硬材料

天然金刚石在2700多年前被发现以来，一直被公认为自然界中的最硬材料。1955年美国通用电气公司利用高温高压技术在实验室成功地合成出人造金刚石单晶，掀开了金刚石工业应用的新篇章，成为超硬材料研究的里程碑，从此合成出比天然金刚石更硬的新材料就变成了科学界和产业界的共同梦想。但是经过多年努力之后，科学家们开始对实现这一梦想感到失望。

到目前为止，通过石墨、非晶碳、玻璃碳等碳前驱体的高压相变还不能获得纳米孪晶结构金刚石。为此，田永君教授研究团队及其合作者开始研究洋葱碳在高温高压下的相变过程。在较低温度下洋葱碳在形成纳米孪晶结构立方金刚石的同时还共生出一种单斜结构的金刚石，在文章中他们将其命名为“M-diamond”。在较高温度下，洋葱碳转变成了单相的纳米孪晶结构金刚石，孪晶的平均厚度小到5nm。这种纳米孪晶金刚石具有从未有过的硬度和稳定性：维氏硬度约为天然金刚石的两倍，空气中的起始氧化温度比天然金刚石高出200摄氏度以上。