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什麼是 強的已知材料?

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發佈時間 : 2020-04-24 15:58:55

這個問題的答案取決於您如何定義“強”,但在撰寫本文時(2007年12月), 難或不可壓縮的已知材料是聚集的金剛石納米棒(ADNR),這是一種由多種碳組成的同素異形體(碳)壓縮和互連的納米管。聚集的金剛石納米棒的總模量或硬度測量值為491吉帕斯卡(GPa),而常規金剛石僅具有442 GPa。聚集的金剛石納米棒會劃傷金剛石和超硬富勒石,超硬富勒石是另一種碳的同素異形體,以前是硬度的記錄保持者。




聚集的金剛石納米棒是由物理學家於2005年在德國拜羅伊特大學首次合成的。由納塔利婭·杜布羅文斯卡亞(Natalia Dubrovinskaia)領導的研究小組在由常規富勒烯(也稱為布基球,元素C60)組成的樣品上使用了定制設計的5000公噸( 500萬公斤)鐵砧壓機。通過壓縮這些布基球並將其加熱到2500開氏度, 可以創建這種新的碳同素異形體。該材料由直徑在5到20納米之間且長度分別約為一微米的碳納米管組成。




聚集的金剛石納米棒的物理外觀類似於散射不同顏色光的金屬的外觀,從而使其表面略帶彩虹狀。看起來像金屬一樣是不尋常的,因為除了石墨之外,碳的其他同素異形體(煤煙,石墨,金剛石等)很少這樣做。




聚集的金剛石納米棒的密度也比金剛石高0.2-0.4%,使其成為已知的密度 高的碳。認為影響材料硬度的一個因素是組成它的納米棒的無規取向。由於納米棒的物理結構像Kevlar®一樣是細密的網孔,因此與金剛石不同,該材料還具有防碎性。




測試表明,使用鑲有金剛石納米棒的聚集工具對鋼進行機械加工,可使工具零件的磨損比金剛石慢,並且精度更高。當在經濟上可行的方法是批量生產聚集的金剛石納米棒時,它們的確可以代替金剛石作為工業磨料和工具提示材料。


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