吉林省科协云服务平台-科普天地

激光助力“催生”新材料！碳+氮＝仅次于钻石的“第二硬”？

2024-04-08 08:58:11

科普时报讯（实习生王雨珂）数十年来，科学家们一直想制造一种更为坚硬的材料，它的硬度能与金刚石媲美，可被用于切割工具、传感器。在巨大的压力和热量作用下，碳和氮被压碎，从而产生了仅次于钻石的已知第二硬材料——氮化碳。

据国际科学期刊《新科学家》近日报道，英国爱丁堡大学物理学博士多米尼克·拉尼尔和同事制造出了这种材料的微小样本。这种氮化碳，是将氮和碳以 70万倍大气压压缩在金刚石点之间，然后用激光加热到3000℃。

金刚石硬度约为90千兆帕，而之前已知硬度排名第二的材料是立方氮化硼，硬度在50到55千兆帕之间。多米尼克·拉尼尔说，这种新材料的硬度在78到86千兆帕之间，这取决于3种晶体结构中会形成哪一种。

1989年的一项研究曾预测，这种物质的硬度将超过金刚石，不过现在这一预测被推翻了。目前，研究人员认为没有任何一种材料能超过金刚石的硬度。

多米尼克·拉尼尔说，现有的氮化碳样品只有5微米宽、3微米高，扩大生产规模可能比较困难。使用更大的钻石来压缩样品，理论上可以制造出更大的材料，但需要更强的压缩才能形成，这将使氮化碳的购买成本远高于钻石。但这种材料具有钻石没有的优点，比如在压力下产生电信号，可能使它在传感器中发挥作用。此外，氮化碳的高能量密度还能使它成为一种威力强大的爆炸物，而且与目前的替代品相比对环境的毒性更小。

责任编辑：李娇

来源：科普中国-前沿科技