8月(yuè)13日(rì)，燕山(shānβπ)大(dà)學亞穩材料制(zhì)備技(jì)σ✘術(shù)與科(kē)學實驗室消息稱，燕山(shān)大(dà)學在新型非☆π晶碳材料研究方面取得(de)重要(yào)進展☆≥。
近(jìn)日(rì)，由燕山(shān)大(dà)←©學亞穩材料制(zhì)備技(jì)術(shù)與科(kē)學國(♦✘guó)家(jiā)重點實驗室高(gāo)壓±®εε科(kē)學中心田永君院士課題組趙智勝等人(rén)與國(guó♠∞♠)內(nèi)外(wài)科(kē)學家(jiā)合作(zuπò)，在新型非晶碳材料研究方面取得(de)重要(yào)進展。研究成果以“Diα<♥¶scovery of carbon-based strongest and §™φ"hardest amorphous materi≠'al”為(wèi)題，在2021年(nián)8月(yuè)5日(r' ₩λì)的(de)《National Scien$ ce Review》上(shàng)在線發表。
（A）非晶碳的(de)硬度；（B）與其他(tā)非晶材料的(de)硬度對(du≤∞<€ì)比；（C）用(yòng)AM-III非₹♥☆♣晶碳刻劃金(jīn)剛石（001）面留下(xià)的(de)劃痕
碳是(shì)構成有(yǒu)機(jī)生(shēng)命體↓☆∑€(tǐ)的(de)基礎元素，對(duì)人(rén)類的(de)生(shēn✔σg)存、日(rì)常生(shēng)活和(hé)物(wù)質生(s&✔ σhēng)産均發揮著(zhe)不(bù)可(kě)或α☆₹★缺的(de)獨特作(zuò)用(yòng)。<✘碳具有(yǒu)多(duō)種同素異形體(tǐ)，目前已知(zhī)的(de↕γ♦®)有(yǒu)石墨、金(jīn)剛石、富勒烯、碳納米π≠×δ管、石墨烯、石墨炔等。這(zhè)些(xiē)碳同素異形體(tǐ)展現(xi÷®àn)出了(le)非常獨特的(de)物(wù)σ<×✔理(lǐ)化(huà)學特性，它們的(de)出現(xiàn)極大(dà)地 (dì)推動了(le)科(kē)技(jì↑φ>)的(de)發展。一(yī)直以來(lái)，人(rén)們探索±♦新型碳材料的(de)腳步從(cóng)未停止過α→。
在本研究中，這(zhè)種非晶碳內(nè€✔♥i)部的(de)sp3成分(fēn)高(gāo)達94 %，結構中的(☆λ♣de)無序單元平均尺寸約為(wèi)4 ?，衍射信息表明(míng)其&×>結構主要(yào)由類金(jīn)剛石四面體(tǐ)無序連接構成，沒有(yǒ≠λ'u)類石墨的(de)組織結構，與前人(rén)報(bào)道(dào)♥×過的(de)非晶碳結構明(míng)顯不(bù)同。
AM-III的(de)密度高(gāo)達3.30$ ♠ g/cm3，與金(jīn)剛石相(xià $ng)當；其維氏硬度HV高(gāo)達113 GPa，努≥•氏硬度為(wèi)72 GPa，可(kě)刻劃單晶金(j↑φ✔īn)剛石的(de)（001）面（HV=103 G≥♦Pa）；其納米壓痕硬度為(wèi)103 GPa，高(gāo)于文(wén)獻≥←★報(bào)道(dào)的(de)類金(jīn)剛石非晶碳薄λ±✘"膜（ta-C）的(de)最高(gāo)硬度值；其微(wēi)米尺度柱體$γ(tǐ)的(de)壓縮強度高(gāo)達70 GPa，與金(jīn)剛石相↓↕&(xiàng)媲美(měi)。此外(wài)，這(zhè)種非× ¥晶碳是(shì)一(yī)類光(guāng)學透明(míng)的(₩®de)半導體(tǐ)材料，帶隙介于1.5-2.↕≤£2 eV之間(jiān)，與最常用(yòng)的(de)半導體(tǐ)非≈ ↓晶矽（a-Si:H）薄膜的(de)帶隙相(xiàng)>↓™當，在光(guāng)伏領域具有(yǒu)潛在的(de)應用©✘(yòng)前景。該成果已獲得(de)中國(guó)發明(míng)專利（專利←★φ♥号：ZL201910085279.0）和(hé)日(r©₽∑✔ì)本專利（專利号：JP2020-009244）授權。
該成果得(de)到(dào)了(le)國(guó)家(jα±iā)自(zì)然科(kē)學基金(jīn♠✘÷₹)項目 （52090020、51722209、51672$₹≥238、91963203、52025026、51525205、U20↓•∑A20238）和(hé)國(guó)家(jiā)®←β重點研發計(jì)劃項目 （2018YFA0703400）的(de)資助。♥✘$
