新方法合成富勒烯硬度超鉆石材料科學(xué)研究迎新方向

莫斯科理工學(xué)院、俄羅斯超硬和新型碳材料技術(shù)研究所（FSBI TISNCM）和密西根大學(xué)的研究人員采用一種新方法合成了超硬富勒烯材料，硬度超過(guò)鉆石。詳細(xì)的合成方法刊登在近期的國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《碳》雜志上。

合成的超硬富勒烯是一種由碳簇或由碳原子組成的球形分子構(gòu)成的聚合物。研究人員指出，鉆石已經(jīng)不是最堅(jiān)硬的材料了。天然鉆石的硬度接近150 GPa，但超硬富勒烯的硬度超越鉆石，成為在150～300 GPa列表值范圍內(nèi)位列第一的堅(jiān)硬材料。

碳簇是以60個(gè)原子組成球體形式的碳分子。碳簇首次合成于20多年前，當(dāng)時(shí)這項(xiàng)工作被授予諾貝爾獎(jiǎng)。碳球內(nèi)的富勒烯以不同的方式排列，這種材料的硬度很大程度上取決于其如何相互關(guān)聯(lián)。研究人員開(kāi)發(fā)出的超硬富勒烯技術(shù)，以60個(gè)原子組成球體形式的碳分子，通過(guò)共價(jià)鍵在所有方向相互連接，該材料被科學(xué)家稱為三維聚合物。

然而，以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)這種有前途材料的方法還沒(méi)有找到。主要困難在于開(kāi)始反應(yīng)需要的13 GPa高壓，現(xiàn)代大規(guī)模的設(shè)備不能提供這樣的壓力。

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，在新研究中，研究人員證明添加二硫化碳到最初的混合試劑中可以催化合成富勒烯。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，二硫化碳是一個(gè)最終產(chǎn)品，但在這里它充當(dāng)催化劑的作用。有了它，即使壓力低至8 GPa，也可生成有價(jià)值的超硬富勒烯。此外，生產(chǎn)所需的溫度也從原來(lái)的820℃以上，降為目前的室溫下即可。

這項(xiàng)研究的主要參與者、FSBITISNCM功能納米材料實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人米哈伊爾·波波夫指出：“我們的新研究成果將在材料科學(xué)中創(chuàng)建一個(gè)新領(lǐng)域，因?yàn)樗鼘⒋蟠鬁p少合成該材料所需的壓力，并且允許以工業(yè)規(guī)模制造這種材料及其衍生物?！?/p>