金剛石合成新技術研究取得進展

堅硬的材料，具有出色的光、電、熱、機械和電子特性。美國路易斯安那理工大學Kasra Momeni研究團隊研究了一種新的合成技術，從多層石墨烯合成氨綸和金剛石薄膜，合成時壓力遠遠低于石墨/金剛石轉變壓力。這里使用了分子動力學技術，其研究結果表明，結合使用剪切和軸向壓縮時，多層石墨烯/金剛石轉變壓力顯著減小（減少了兩倍）。多層石墨烯的剪切形變降低了相變能壘，扮演了熱擾動作用，其本身促進了金剛石的形成。該研究還發現轉換應變和應力對溫度的依賴性相對較弱。塊狀石墨的應力-應變曲線在一定溫度下呈指數下降。

砂布絲輪,花蝶頁輪,加厚千頁輪,帶柄頁輪,碳化硅千頁輪,棕剛玉千頁輪

Figure1. 在壓縮和剪切共同作用下形成金剛石。（a）實驗裝置示意圖；（b）石墨和HD混合相壓縮后的SEM圖；（c）納米晶體CD的TEM圖；（d）石墨與形成得金剛石的強度光譜比較；（e）立方金剛石納米晶的HRTEM圖和FFT分析；（f）正交金剛石晶體的HRTEM以及FFT（右上）和SAED（左下）圖。

Figure2. 建模系統的結構和配置。（a）ABAB堆疊的多層石墨烯頂視圖。（b）多層石墨烯結構的不同堆疊方式。

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Figure3. 對于8L石墨烯系統，在0K（a）和600K（b）下于不同壓縮應變時，石墨的能量與剪切應變的函數關系；（c）和（d）表示了圖（a）和（b）中選定點相對應的結構。

Figure4. 塊狀石墨模擬結果。（a）軸向壓縮載荷的應力-應變曲線。在應力-應變曲線中可以檢測到轉變應變。（b）塊狀石墨在不同溫度下的轉變應力與剪切應力得函數關系。

Figure5. 對于多層石墨烯系統，在軸向壓縮下，轉變應力和應變隨溫度的變化情況。石墨烯/金剛石相變的（a）轉變壓力和（b）轉變應變。

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