【最新研究】鑽石不再是最硬的物質!科學家造出了一種玻璃,比鑽石還硬,可以切割鑽石

薛定諤的貓 2021/08/14 檢舉 我要評論
 

哇!真的第一次見哎,知識不會,衹是姿勢不對;科學凡此種種,用人話講才能聽懂

文/天空之城團隊

 

長期以來,人們一直認為金剛石(鑽石)是地球上最硬的物質,沒有之一。

切玻璃用金剛石,那金剛石又用什麼來切呢?以前都是利用金剛石的硬度差異,用金剛石切金剛石,但現在,中國科學家新製造出來一種玻璃材料,以後可能要一勞永逸擔此重任了;而金剛石在「最硬物質」排行榜上坐了那麼久的頭號位置,恐怕也要讓賢了。

近日,有中國的研究團隊發表論文稱,該團隊研發出了一種新型玻璃材料——AM-III,其硬度比鑽石還要高,到目前為止,可以說是地球上最堅硬的物質。這份論文發表在8月11日的《國家科研評論》雜誌上。

研究人員說,AM-III 的維氏硬度有 113 GPa,而金剛石的維氏硬度約為 70 至 100 GPa,整整多了幾十個GPa,這使得AM-III成為了地球上最堅硬的物質,實驗中可以看到,AM-III可以輕鬆地在鑽石的表面留下一道深深的劃痕。據測算它比鋼硬十倍,比大多數防彈玻璃還要堅固 20 到 100 倍。

據報導稱,在1300攝氏度的高溫下,將富勒烯C60(Fullerene)(一種完全由碳組成的中空分子,形狀呈球型、橢球型、柱型或管狀)用高壓壓縮,就可以獲得了一種呈淡黃色透明的材料——AM-III。

一塊 1 毫米寬的 AM-III在天然鑽石表面留下劃痕從物理結構來看,AM-III和鑽石一樣,都是由碳原子構成,不同的是,鑽石的原子和分子排列是完美的晶格結構,屬於晶體物質。

而 AM-III 的原子和分子排列不整齊,結構更加混亂,是非晶體。晶體具有一定的熔點,非晶體沒有固定的熔點,隨著溫度升高,非晶體會先變軟,然後逐漸由稠變稀,最後成為流體。因此AM-III被稱為新型的玻璃材料,而不能被稱為新型的鑽石材料。

從製造方法來看,AM-III和人工鑽石一樣,都是用高溫高壓的方法製造出來。但物理性質又有所不同,鑽石不能導電,但AM-III卻是一種高效的半導體材料,具有導電、耐高溫的特性,如果想製造在極端環境中使用高強度、耐磨運作的光電設備,毫無疑問,AM-III是非常理想的材料。

這種材料未來到底有什麼使用價值呢?我們可以從金剛石的用途來看,可以發現一些方向。

1、精密切削加工。由於硬度極高,理論上加工出來的刀刃可以達到原子尺寸級別的平直度和鋒利度,這在超精密加工上大有用途。比如原子核反應爐及精密光學儀器的反射鏡、電腦硬碟、飛彈或太空飛行器的導航陀螺和加速器電子槍等超精密鏡面零件。

加工光學元件、醫用刀片以及微型機床零件上的三維曲線槽,還可以用於微距鏡組的精加工等。

用這種物質製作的切刀,能製作厚度只有幾十納米的生物組織超薄切片,以便使用透射電子顯微鏡進行觀察;

醫學上,這種物質製作的高端手術刀可以進行眼睛和大腦等精密手術。

2、光學材料。目前這種材料的光學性質還不夠清楚,如果跟金剛石差不多甚至更優越的話,那將來必然是製作光學設備不可缺少的高端材料。

目前,除部分近紅外,金剛石具有從 X 射線到微波整個波段的高透過率,兼備高硬度、高熱導率、高化學穩定性和低膨係數,是一種優異的光學材料。比如說,如果用來製作雷射器視窗,那麼,它的光高透過率,耐高溫和耐熱震,這將使得雷射器的輸出功率得到大幅度的提高。

從目前來看,這種新型物質未來的應用還有待科學家探索。

 

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