| 長(cháng)久以來(lái)，人們都認為鉆石是世界上最硬的材料，女孩子們都希望鉆石如影隨形，但很快，它就會(huì )在工業(yè)鉆孔機面前失寵。早在幾年前，隨著(zhù)人造納米材料的出現，號稱(chēng)“世界最硬材料”的鉆石就果斷給跪了?，F在，一種稀有的的天然物質(zhì)硬度足足比鉆石高出58%，貌似可以甩開(kāi)它們好幾條街。
中國上海交通大學(xué)的潘梓誠及其同事模擬兩種據信為高硬度物質(zhì)的原子對尖頭探測器施加的壓力的反應
首先，纖鋅礦結構的氮化硼與鉆石結構相似，但組成原子不同。
其次，朗斯代爾石(也被稱(chēng)之為“六方鉆石”)，雖然與鉆石一樣，都由碳原子構成，但它們的碳原子的排列方式卻不同。
天然存在或實(shí)驗室中制備出的纖鋅礦結構的氮化硼和朗斯代爾石非常少，所以直到現在也沒(méi)人意識到它們的超高強度。這次模擬表明纖鋅礦型氮化硼能比鉆石多承受18%的應力，而朗斯代爾石能多承受58%。如果這個(gè)結論可以被物理實(shí)驗所驗證，這兩種材料將會(huì )比現已測得的任何物質(zhì)都要硬。
然而實(shí)驗困難重重，由于二者在自然界都很稀有，這就需要想辦法制備出足夠多的樣品來(lái)進(jìn)行測試。
罕見(jiàn)的朗斯代爾石有時(shí)會(huì )在含石墨的隕石撞擊地球的瞬間形成，然而纖鋅礦型氮化硼則需要火山噴發(fā)產(chǎn)生的高溫和高壓才能形成。
然而如果模擬結論得到證實(shí)，由于其在高溫中對氧氣的穩定性比鉆石要高，纖鋅礦型氮化硼用途可能會(huì )最廣。這會(huì )使其成為在高溫下作業(yè)時(shí)鉆具和切割器械的理想刀頭，或者可以作為航天器的耐腐蝕涂層。
德國海德堡大學(xué)的納塔莉亞•杜布羅維斯卡亞也進(jìn)行了類(lèi)似研究。
她在接受《新科學(xué)家》采訪(fǎng)時(shí)表示：“這種研究非常重要，因為不管是怎樣嘗試和努力，只要能夠了解可提高材料特性——尤其是硬度的機制，在技術(shù)上都具有相當重大的意義。”
杜布羅維斯卡亞解釋說(shuō)，對于何種因素影響材料硬度，我們了解得越多就越有可能按要求設計出高硬度材料。為了驗證這一理論，研究人員需要獲得每種材料的單晶。但到目前為止，還沒(méi)有哪種技術(shù)能生長(cháng)此類(lèi)單晶。
由于沒(méi)有足夠的材料提供測試，上述令人振奮的結論仍然未能被實(shí)驗所證實(shí)。陳昌鋒表示：“自我們2009年的工作以來(lái)，還沒(méi)有大量人工合成的纖鋅礦結構氮化硼或朗斯代爾石。”
但是超硬晶體的研究中再次殺出了黑馬。去年，燕山大學(xué)的田永君與其同事進(jìn)行了氮化硼的立方結構轉變——與陳的六方轉變不同——并表示其硬度同樣比鉆石高。
這次研究的實(shí)驗細節受到了很多質(zhì)疑，但是陳相信田所研究的材料仍然經(jīng)的住考驗。陳表示：“主要的挑戰還是在于理解這個(gè)特殊現象下的原子間作用機制。”
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